RSTP 快速生成树协议
本文主要介绍RSTP协议，STP相关的算法和细节在本文中不再涉及。虽然这种分割的做法不利于产生全局的观念，但通过对RSTP改进点的详细介绍，将会使你对该协议有一个更深刻的认识。
继IEEE 802.1D定义了STP标准后，IEEE又推出了802.1w这个草案作为802.1D的补充，并定义了RSTP标准。在新版本的802.1D（2004）中已经接纳了RSTP标准，取代了原来的STP。
RSTP保留了STP的大部分算法和计时器，只在一些细节上做了改进。但这些改进相当关键，极大的提升了STP的性能，使其能满足如今低延时高可靠性的网络要求。后续诞生的MSTP，单个实例中的算法和RSTP几乎一模一样。可以说从STP发展到RSTP的这套算法，是整个生成树协议的精髓。
1RSTP的改进
1.1BPDU的变化
图1 RSTP/STP BPDU的区别
RSTP的BPDU被称作RST BPDU①，和STP Config BPDU的主要区别在协议版本号，BPDU类型和Flags字段。RSTP中没有了TCN和TCA报文，在拓扑结构变化时只发送TC报文。对拓扑结构变化的详细描述请参考1.5。
2 STP的Flags字段
TCA=Topology Change Acknowledgement
TC = Topology Change
Port role =00 Unknown
01 Alternate / Backup
10 Root
11 Designated
图3 RSTP的Flags字段
RSTP的Flags字段增加了端口属性和状态，Bit1和Bit6两个字段在1.4中会提及，用于点到点链路端口的快速迁移。常见的几种Flags需要记住，2c（Forwarding,Designated），
0e（Designated,Proposal）,6c(Agreement,Forwarding,Designated)，
2d(Forwarding,Designated,TC)。
运行STP的设备会丢弃收到的RST BPDU，目前RSTP交换机都提供STP兼容模式，运行在STP兼容模式的端口会发送和接收Config BPDU，表现的特性也和STP类似。
1.2端口角色的变化
RSTP对STP的端口角色进行了细分，增加了几种端口：Alternate Port，Backup Port，Edge Port。
Alternate Port是交换机根端口的备份，当根端口发生故障时，它可以迅速替代成为新的根端口并进入Forwarding状态。
Backup Port是被本交换机端口抑制的端口，虽然它名为Backup，却无法起到真正的备份作用。指定端口Down掉以后，Backup Port并不能马上变成新的指定端口并Forwarding。
Edge Port是管理员根据实际需要配置的一种指定端口，用以连接PC或不需要运行STP
的下游交换机。管理员需要保证该端口下游不存在环路，Edge Port能够直接进入Forwarding状态。实际应用中为了避免有人恶意攻击，需要开启BPDU Guard功能，一旦收到BPDU，端口被自动shut down，需要管理员手动恢复。
图4 RSTP各端口角色
1.3端口状态的变化
原STP的几种阻塞状态，在表现上没有任何区别，RSTP中做了改进，只保留了三种端口状态。
STP Port State RSTP Port State
Disabled Discarding
Blocking Discarding
Listening Discarding
Learning Learning
Forwarding Forwarding
表1 STP和RSTP的端口角色
注：Learning状态不转发流量，只学习MAC。
1.4端口快速迁移
STP中任何最终能进入Forwarding状态的端口都至少需要经过2×Forwarding Time才能转发流量。这种保守的设计可以保证不产生环路，但显然不够聪明，RSTP对此做了一系列改进。
1.4.1根端口的快速迁移
假如设备上旧的根端口不再有可能重新转发数据，新的根端口可以立刻迁移到Forwarding 状态，Alternate端口的快速迁移就符合这个条件。
假如设备上旧的根端口还有可能重新转发数据，此时它必然是一个指定端口，指定端口的快速迁移请参考1.4.2。
点到点以太网链路②上，根端口总能快速迁移到Forwarding状态。
1.4.2指定端口的快速迁移
1．被配置为边缘端口的指定端口可以无条件的快速迁移到Forwarding状态。
2．在点到点以太网链路上，指定端口可以和对端通过握手协商的方式进行快速迁移。双方设备必须满足如下状态机：
1.proposing. 指定端口处于discarding或learning状态的时候，会设置该变量。
向下游交换机传递Proposal flag被置位的RST BPDU。
2.proposed. 当收到指定端口发来的proposal BPDU的时候，该变量设置。该变
量指示本网段上的指定端口希望尽快的进入forwarding状态。
3.sync. 当proposed被设置以后，收到proposal的根端口会依次为自己的其他
端口设置sync变量。将所有不是Edge port的指定端口转为discarding状态。
4.synced. 当端口完成转到discarding后, 会设置自己的synced。Alternate、
Backup 和边缘端口会马上设置该变量。根端口监视其他端口的synced，当所有
其他端口的synced全被设置，根端口会设置自己的synced，然后传回RST BPDU，
其中Agreement flag被设置。
5.agreed. 当指定端口接收到一个RST BPDU的时候，如果该BPDU中的
agreement flag被置位且端口角色字段是“根端口”，该变量被设置。当agreed被
设置的时候，指定端口马上转入forwarding状态。
2004版的802.1D对P/A握手的状态机做了稍许改进，把synced拆分成synced和agree 两个状态机，并不再要求只有根端口能设置该状态，Alternate和Backup端口也可以设置该状态，并发送aggreement flag置位的BPDU，加速了这种情况下上游指定端口的快速迁移。
图5 P/A协商机制
1.5拓扑结构变化
RSTP判断拓扑结构变化的标准是：非边缘端口的端口进入Forwarding状态。发现变化的交换机会做以下工作：
1.为所有非边缘端口的其他端口启动一个计时器TC While Timer（2倍的hello
time）
2.清空这些端口上的MAC地址；
3.在TC While Timer有效期内，这些端口向外发送TC位置1的BPDU。
其他交换机接收到TC RSTP BPDU，作如下变化：
1.清空除收到TC端口以外的所有端口的MAC地址
2.在所有的端口和根端口上启动TC While Timer，并发送TC报文。然后在这段
时间内，这些端口也向外发送TC。
图6 RSTP的TC泛洪
和STP不同的是，RSTP没有单独的TCN和TCA报文，都用TC位置位的RST BPDU来替代；TC报文的泛洪也由STP的根桥泛洪改为逐级泛洪；收到TC报文的交换机直接刷新端口MAC，不用再等待1个Forwarding Timer。
802.1w和2004版的802.1D还提到一种可选的能进一步优化的情况：
当根端口发生故障，Alternate端口替代成为新的根端口后，学习在原根端口的MAC地址可以迁移（复制）到新的根端口，使转发路径迅速切换。
1.6对inferior BPDU处理
STP中指定端口收到inferior BPDU会马上把端口保存的更优的BPDU发送出去，但对非指定端口不会做同样处理。RSTP中不管是否是指定端口，收到inferior BPDU都会马上发送本地更优的BPDU给对端。
如图，如果A,B中的链路down了，STP和RSTP各会如何处理（假设优先级A 图7 对inferior BPDU的处理 答：STP中：A,B中链路down，B会认为自己是根桥，并发送Config BPDU。但CP2不会回应更优的BPDU，直到maxage=20s CP2上保存的原BP2的BPDU超时，CP2才发送新的以A为根的BPDU。B接收到后，承认A为根。再经过30s，BP2进入转发状态。一共经历50s的时间。 RSTP中：A,B链路down掉后，CP2收到BP2发来的inferior BPDU会上发送本端口更新后的更优BPDU。CP2变为指定端口后有2种处理方式，一种为保持Forwarding状态不变，另一种变成Discarding，由于是点到点链路，都能迅速迁移到Forwarding，拓扑瞬间收敛。 说明： ①RST BPDU： BPDU Type共有三种：0x00，Config BPDU；0x80，TCN；0x02，RST BPDU&MST BPDU（RST BPDU的Version ID为2，MST BPDU的Version ID为3） ②点到点以太网链路： 某端口在所属的共享以太网上的对端只有一台设备，这样的以太网被认为是点到点的。 STP生成树协议原理及配置—从入门到精通 生成树协议（Spanning-Tree Protocol，以下简称STP）是一个用于在局域网中消除环路的协议。运行该协议的交换机通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并适当对某些端口进行阻塞以消除环路。由于局域网规模的不断增长，STP已经成为了当前最重要的局域网协议之一。 STP的算法 STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤： 选择根网桥（Root Bridge） 选择根端口（Root Ports） 选择指定端口（Designated Ports） 选择根网桥的依据 网桥ID（BID） 网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交换机作为网络中的根网桥 STP选择根网桥举例 根据网桥ID选择根网桥 选择根端口的依据 在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口 选择根端口的依据是： 根路径成本最低 直连（上游）的网桥ID最小 端口（上游）ID最小 根路径成本 根路径成本（开销）－是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和，默认10M/100M自适应的路径开销为200000 STP选择根端口举例 在非根桥上，选择一个根端口（RP） 选择指定端口的依据 在每个网段上，选择1个指定端口 根桥上的端口全是指定端口 非根桥上的指定端口： 根路径成本最低 端口所在的网桥的ID值较小 端口ID值较小 STP选择指定端口举例 在每个网段选择1个指定端口（DP） STP计算结果 经过STP计算，最终的逻辑结构为无环拓朴 STP举例 经过STP计算后的逻辑拓朴 BPDU（桥协议数据单元） 交换机之间使用BPDU来交换STP信息 BPDU Bridge Protocol Data Unit －桥协议数据单元 使用组播发送BPDU，组播地址为： 01-80-c2-00-00-00 BPDU分为2种类型： 配置BPDU －用于生成树计算 拓朴变更通告（TCN）BPDU －用于通告网络拓朴的变化 BPDU包含的关键字段 STP使用BPDU选择根网桥2-1 交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发送的BPDU中，根网桥ID 字段填写自己的网桥ID STP使用BPDU选择根网桥2-2 当接收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥ID，选择较小的添加到根网桥ID中 STP使用BPDU计算根路径成本2-1 根网桥发送根路径成本为0的BPDU STP使用BPDU计算根路径成本2-2 其他交换机接收到根网桥的BPDU后，在根路径成本上添加接收接口的路径成本，然后转发 生成树端口的状态 生成树计时器 STP状态机 在STP选举过程中，端口是不能转发用户数据的。端口一开始处于阻塞状态，这个状态只能接收BPDU； STP/RSTP 协议理解 拟制 Prepared by 沈岭 Date 日期 2004-11-03 评审人 Reviewed by Date 日期 yyyy-mm-dd 批准 Approved by Date 日期 yyyy-mm-dd 华为三康技术有限公司 Huawei-3Com Technologies Co., Ltd. 版权所有 侵权必究 All rights reserved 修订记录Revision Record 目录 1 S TP 生成树协议 (7) 1.1STP的主要作用 (7) 1.2STP的基本原理： (7) 1.3STP端口的角色和状态 (8) 1.4端口状态： (9) 1.5STP算法 (9) 1.5.1问题1 (12) 1.5.2问题2 (13) 1.6STP的计时器： (13) 1.7STP拓扑结构改变 (14) 1.8问题讨论 (16) 1.8.1问题3的答案： (16) 1.8.2附加题： (16) 2 RSTP 快速生成树协议 (19) 2.1RSTP的改进 (19) 2.2P/A协商 (22) 2.3拓扑结构变化 (23) 2.3.1问题1： (24) 2.3.2问题2： (25) 2.3.3问题3 (25) 2.3.4问题4： (25) 2.3.5附加题 (26) 2.4RSTP新增特性 (26) 2.4.1BPDU Guard (26) 2.4.2Root Guard (27) 2.4.3Root Primary/Secondary (27) 2.4.4Loop Guard (27) 2.4.5STP Mcheck (28) 2.4.6STP TC-protection (28) 推荐资料： (29) 参考资料： (29) 编号：_______________本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载 三层交换机生成树协议 甲方：___________________ 乙方：___________________ 日期：___________________ 三层交换机生成树协议 篇一：网络工程技术生成树协议 1. 生成树stp的计算推导 (1) 手工计算推导出下图中的根交换机、根端口、指 定端口和阻塞端口 (假设每条链路带宽均为100mbps),最后 在packettracer6.0 模拟器上进行验证，通过抓包路径跟踪 的方法演示当主链路出现故障后的收敛过程和结果。 (2) 若使收敛时间更快速，可以采用哪种该进协议， 该方法的优势是什么？ 优势： a、stp没有明确区分端口状态与端口角色，收敛时主要 依赖于端口状态的切换。Rstp比较明确的区分了端口状态与端口角色，且其收敛时更多的是依赖于端口角色的切换。 b、stp端口状态的切换必须被动的等待时间的超时。而 Rstp 端口状态的切换却是一种主动的协商。 c、stp中的非根网桥只能被动的中继bpdu。而Rstp中的非根网桥对bpdu的中继具有一定的主动性。 1、为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口(alternateport) 和备 份端口(backupport) 两种角色，在根 端口/指定端口失效的情况下，替换端口/备份端口就会无 时延地进入转发状态，而无需等待两倍的转发时延(Forwarddelay)时间。 2、在只连接了两个交换端口的点对点链路中，指定端口只需与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发 状态。如果是连接了三个以上网桥的共享链路，下游网桥是不会响应上游指定端口发出的握手请求的，只能等待两倍Forwarddelay 时间进入转发状态。 3、将直接与终端相连而不是与其他网桥相连的端口定义为边缘端口(edgeport)。边缘端口可以直接进入转发状态，不需要任何延时。由于网桥无法知道端口是否直接与终端相连，因此需要人工配置。 (3) 交换机端口的颜色灯和闪烁频率，分别代表哪些含义？若要求交换机的端口直接接用户的pc机而不参与stp 运算，应如何进行设置？ 颜色灯： 绿色灯表示可以发出 而黄色灯表示阻塞，不能发出闪烁频率：灯光闪烁说明有数据在传输，闪的快就说明比较频繁，也就是连续在端口上酉己置spanning-treeportfast 或 快速生成树协议（802.1w） 注：本文译自思科的白皮书Understanding Rapid Spanning Tree Protocol（802.1w）. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 介绍 Catalyst 交换机对RSTP的支持 新的端口状态和端口角色 端口状态（Port State） 端口角色（Port Roles） 新的BPDU格式 新的BPDU处理机制 BPDU在每个Hello-time发送 信息的快速老化 接收次优BPDU 快速转变为Forwarding状态 边缘端口 链路类型 802.1D的收敛 802.1w的收敛 Proposal/Agreement 过程 UplinkFast 新的拓扑改变机制 拓扑改变的探测 拓扑改变的传播 与802.1D兼容 结论 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 介绍 在802.1d 生成树（STP）标准设计时，认为网络失效后能够在1分钟左右恢复，这样的性能是足够的。随着三层交换引入局域网环境，桥接开始与路由解决方案竞争，后者的开放最短路由协议（OSPF）和增强的内部网关路由协议（EIGRP）能在更短的时间提供备选的路径。 思科引入了Uplink Fast、Backbone Fast和Port Fast等功能来增强原始的802.1D标准以缩短桥接网络的收敛时间，但这些机制的不足之处在于它们是私有的，并且需要额外的配置。快速生成树协议（RSTP；IEEE802.1w）可以看作是802.1D标准的发展而不是革命。802.1D 的术语基本上保持相同，大部分参数也没有改变，这样熟悉802.1D的用户就能够快速的配置新协议。在大多数情况下，不经任何配置RSTP的性能优于思科的私有扩展。802.1w能够基于端口退回802.1D以便与早期的桥设备互通，但这会失去它所引入的好处。 1、H3C交换机与CISCO交换机的MST互通 （1）由于思科对于mstp摘要计算方法特殊，导致H3C交换机和CISCO交换机在做MSTP对接时，即使它们的域配置相同，各自计算出的配置摘要也会不相同； （2）可通过如下方法和CISCO MSTP实现域内多实例的互通： 保证H3C交换机和CISCO交换机的MSTP域配置完全相同； 在全局和任一个和CISCO交换机相连的端口上使能Configuration Digest Snooping功能：stp config-digest-snooping。 [系统视图]stp config-digest-snooping [端口视图]stp config-digest-snooping （3）由于CISCO的MSTP状态机实现机制与H3C的有所不同，导致CISCO设备与H3C设备相连的指定端口不能快速迁移到Fowarding状态。为实现快速迁移，可在和CISCO设备互连的端口配置下面的命令： [端口视图] stp no-agreement-check [系统视图] stp interface interfacename no-agreement-check 2、H3C交换机与PVST+互通问题 （1）PVST+是基于vlan的私有协议，要与之互通必须满足一定条件才能互通配合； （2）PVST+在端口PVID的VLAN里发送的是标准BPDU报文，但在其它VLAN内发送的是特殊的SNAP报文。对于SNAP封装的Type字段，在以太网封装中，对Type 字段要求是值必须大于0x600，以此来区分Type和Length。 （3）正是由于PVST+报文封装格式中这个字段导致报文可能被许多设备丢弃而不做二层转发。在组网时： access口可以互通。 如果是trunk口，则必须保证下游discarding端口与PVST+逻辑discarding端口一致。也就是说标准stp设备只能做下游设备，不得做根。 PVST+与mstp多实例无法互连。 石河子大学 信息科学与技术学院 <网络技术>课程设计成果报告 目 STP 为什么会有stp 为了保证可靠，设计了一种环网拓扑，又因为交换机的工作原理，会出现环路问题，为了解决环路，才有了stp生成树 1 mac地址表震荡 2 广播风暴 作用：在保证可靠的基础上，解决环路问题 原理：阻塞端口（预备端口）通过选举阻塞端口，来防止环路 1 根桥（根交换机）： 1 比较每台交换机上的网桥id （优先级+mac地址）越小越优先 默认优先级 32768 修改优先级修改的时候要改成4096的倍数 交换机上有默认的stp版本为mstp （多实例生成树）stp （生成树）rstp (快速生成树) [系统]stp mode stp 修改stp的模式 Stp priority 4096 修改优先级 2 根端口：非根交换机到达根交换机的最优端口 比较规则 1 路径开销值 2 对端网桥id 3 对端对口id 4 本端端口id （hub） 3 指定端口：每条链路上到达根交换机最优端口根交换机上所有端口都是指定端口 比较规则 1 路径开销 2 本端网桥id 3 本端端口id （端口优先级和端口编号）端口优先级默认是128 4 剩下的端口就叫做阻塞端口 Stp中的报文交互 BPDU 桥协议数据单元 两种bpdu 1 配置bpdu 作用：用于角色（端口）选举 维护网络拓扑 2秒1次最多20秒20 秒没有根的回应，则认为根down掉 2 tcn bpdu 拓扑变化bpdu 作用：当拓扑发生变化时，会发tcn bpdu Bpdu 字段 1 bpdu flsges标识字段 Tca 位拓扑变化确认位 Tc 位拓扑变化位 发生变化时置1 2 root identifier 根网桥id 3 root path cost 到达根的开销值 4 bridge id 本交换机的网桥id 5 port id 端口id 0x8001 前面的80 代表优先级128 ， 01代表端口号 6 message age 消息寿命每经过一台交换机message age +1 7 max age 最大寿命 20 秒 8 hello time 2秒 9 forward delay 转发延迟 15秒 端口的状态变化 1 disable 开启stp时特点：不进行stp计算 2 blocking 阻塞端口直接进入blocking 状态 3 listening 非阻塞端口才进入侦听状态特点：加速mac地址表老化 中间有15秒的间隔时间，目的是为了加速mac地址表老化，mac地址表老化时间300秒 4 learning 学习状态 中间有相隔15秒的时间，加速mac地址表的学习 5 forwarding 转发状态 交换机知识--生成树协议 STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是根据IEEE 802.1D 标准建立的，用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，并有选择的对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免设备由于重复接收相同的报文所造成的报文处理能力下降的问题发生。 STP采用的协议报文是BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元），也称为配置消息，BPDU 中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程。STP即是通过在设备之间传递BPDU来确定网络的拓扑结构。 BPDU格式及字段说明 要实现生成树的功能，交换机之间传递BPDU报文实现信息交互，所有支持STP协议的交换机都会接收并处理收到的报文。该报文在数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。 标准生成树的BPDU帧格式及字段说明： Protocol identifier：协议标识 Version：协议版本 Message type：BPDU类型 Flag：标志位 Root ID：根桥ID，由两字节的优先级和6字节MAC地址构成 Root path cost：根路径开销 Bridge ID：桥ID，表示发送BPDU的桥的ID，由2字节优先级和6字节MAC地址构成 Port ID：端口ID，标识发出BPDU的端口 Message age：BPDU生存时间 Maximum age：当前BPDU的老化时间，即端口保存BPDU的最长时间 Hello time：根桥发送BPDU的周期 Forward delay：表示在拓扑改变后，交换机在发送数据包前维持在监听和学习状态的时间 STP的基本概念 桥ID（Bridge Identifier）：桥ID是桥的优先级和其MAC地址的综合数值，其中桥优先级是一个可以设定的参数。桥ID越低，则桥的优先级越高，这样可以增加其成为根桥的可能性。 根桥（Root Bridge）：具有最小桥ID的交换机是根桥。请将环路中所有交换机当中最好的一台设置为根桥交换机，以保证能够提供最好的网络性能和可靠性。 指定桥（Designated Bridge）：在每个网段中，到根桥的路径开销最低的桥将成为指定桥，数据包将通过它转发到该网段。当所有的交换机具有相同的根路径开销时，具有最低的桥ID的交换机会被选为指定桥。 根路径开销（Root Path Cost）：一台交换机的根路径开销是根端口的路径开销与数据包经过的所有交换机的根路径开销之和。根桥的根路径开销是零。 桥优先级（Bridge Priority）：是一个用户可以设定的参数，数值范围从0到32768。设定的值越小，优先级越高。交换机的桥优先级越高，才越有可能成为根桥。 根端口（Root Port）：非根桥的交换机上离根桥最近的端口，负责与根桥进行通信，这个端口到根桥的路径开销最低。当多个端口具有相同的到根桥的路径开销时，具有最高端口优先级的端口会成为根端口。 指定端口（Designated Port）：指定桥上向本交换机转发数据的端口。 端口优先级（Port Priority）：数值范围从0到255，值越小，端口的优先级就越高。端口的优先级越高，才越有可能成为根端口。 路径开销（Path Cost）：STP协议用于选择链路的参考值。STP协议通过计算路径开销，选择较为“强壮”的链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树型网络结构。 生成树基本概念的组网示意图如图所示。交换机A、B、C三者顺次相连，经STP计算过后，交换机A被选为根桥，端口2和端口6之间的线路被阻塞。 桥：交换机A为整个网络的根桥；交换机B是交换机C的指定桥。 端口：端口3和端口5分别为交换机B和交换机C的根端口；端口1和端口4分别为交换机A和交换机B 的指定端口；端口6为交换机C的阻塞端口。 实验八生成树配置 实验1 【实验名称】 生成树协议STP 【实验目的】 理解生成树协议STP的配置及原理。 【背景描述】 某学校为了开展计算机教学和网络办公，建立了一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互连组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，网络管理员用2条链路将交换机互连，现要在交换机上做适当配置，使网络避免环路。 本实验以2台S2126G交换机为例，2台交换机分别命名为SwitchA, SwitchB。PC1与PC2在同一个网段，假设IP地址分别为192.168.0.137，192.168.0.136，网络掩码为255.255.255.0 。 【实现功能】 使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。 【实验拓扑】 F0/3F0/3 【实验设备】 S2126G（2台） 【实验步骤】 第一步：在每台交换机上开启生成树协议．例如对SwitchA做如下配置： SwitchA#configure terminal ！进入全局配置模式 SwitchA(config)#spanning-tree ！开启生成树协议 SwitchA(config)#end 验证测试：验证生成树协议已经开启 SwitchA#show spanning-tree ！显示交换机生成树的状态 StpVersion : MSTP SysStpStatus : Enabled BaseNumPorts : 24 MaxAge : 20 HelloTime : 2 ForwardDelay : 15 BridgeMaxAge : 20 BridgeHelloTime : 2 BridgeForwardDelay : 15 MaxHops : 20 TxHoldCount : 3 PathCostMethod : Long BPDUGuard : Disabled BPDUFilter : Disabled ###### MST 0 vlans mapped : All BridgeAddr : 00d0.f8ef.9e89 Priority : 32768 TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:0m:8s TopologyChanges : 0 DesignatedRoot : 800000D0F8EF9D09 RootCost : 200000 RootPort : Fa0/1 CistRegionRoot : 800000D0F8EF9E89 CistPathCost : 0 SwitchA#show spanning-tree interface fastthernet 0/1 ！显示交换机接口fastthernet 0/1的状态 PortAdminPortfast : Disabled PortOperPortfast : Disabled PortAdminLinkType : auto PortOperLinkType : point-to-point PortBPDUGuard: Disabled PortBPDUFilter: Disabled 实验3：交换机端口配置与生成树协议配 置 实验三：交换机端口配置与生成树协议配置 一、实验目的 掌握Quidway系列以太网交换机端口常见配置命令的使用方法、重点掌握端口聚合的配置命令的使用方法；掌握STP协议基本配置，通过改变交换机参数来改变生成树结构，从而进一步加深对STP协议的理解。 二、实验原理和内容 1、交换机的基本工作原理 2、配置交换机的方法和命令 3、STP的基本原理及配置 三、实验环境以及设备 环境一：2台交换机、2台Pc机、双绞线若干 环境二：4台交换机、2台Pc机、双绞线若干 四、实验步骤（操作方法及思考题） 0、在作实验前，请在用户视图下使用“reset saved-configuration”命令和“reboot” 命令分别将2台交换机的配置都清空，以免前一个班的实验留下的配置对本次实验产生影响。 1、请任选一台交换机，练习使用如下端口配置或显示命令，请把它们的语法和 功能写到实验报告中。 （1）description（1分） （2）duplex（1分） （3）speed（1分） （4）flow-control（1分） （5）display interface（1分） 答：对以太网端口进行必要的描述：[Quidway-Ethernet0/1]description <任意词> 端口工作模式配置：[Quidway-Ethernet0/1] duplex { full | half | auto} 端口速率配置：[Quidway-Ethernet0/1] speed { 10 | 100 | 1000 | auto } 流量控制配置：[Quidway-Ethernet0/1] flow-control [Quidway-Ethernet0/1] undo flow-control 显示端口配置信息：[任意视图] display interface ethernet0/1 2、链路聚合配置： ?Skip Record If...? 图1：链路聚合配置 （1）请采用2台交换机组网，交换机之间通过3条双绞线互连，网络环境如图1所示（注：E0/1即为 Ethernet0/1端口,在39或36系列的交 换机上，是E1/0/1端口）。请分别在两台交换机上输入必要的命 令，实现三条链路的聚合。请把你所输入的命令写到实验报告中。 （两台交 （2）换机上的命令都要写）（10分） 答：SwitchA： SwitchB： [Quidway]sysname SwitchA [Quidway]sysname SwitchB [SwitchA]interface ethernet0/1 [SwitchB]interface ethernet0/1 [SwitchA -Ethernet0/1] duplex full [SwitchB -Ethernet0/1] duplex full [SwitchA -Ethernet0/1] speed 100 [SwitchB -Ethernet0/1] speed 100 [SwitchA-Ethernet0/1]return [SwitchA-Ethernet0/1]return 交换机生成树协议原理 方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器(进行业务划分)或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。 1.网络中的广播帧 目前广泛使用的网络操作系统有Netware、WindowsNT等，而LanServer的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能(并非每种交换机都支持虚拟网)将广播包限制在一定范围内。 每台文交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。 如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。 2.虚拟网的划分 虚拟网是交换机工作原理的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种： (1)静态端口分配 静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。 (2)动态虚拟网 支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时。 交换机工作原理端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。 (3)多虚拟网端口配置 该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门(每种业务设置成一个虚拟网)都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。 但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公司开发了 Inter-SwitchLink(ISL)虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网(ATM、FDDI、FastEther)的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。 实验十三快速生成树协议RSTP 实验名称 快速生成树协议RSTP。 实验目的 理解生成树协议的配置及原理。 实现功能 使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。 实验设备 锐捷S2126（或S3550）交换机2台，网线4根。 实验步骤 1.用2根网线从交换机（除了1和2号端口）分别连到2台计算机，这两台计算机的IP 地址设为同一个网段地址。 2.连到交换机1，对交换机1进行配置。 3.对交换机1开启生成树协议。 configure terminal(进入交换机全局配置模式) spanning-tree(开启生成树协议) spanning-tree mode rstp(设置生成树模式为802.1W) spanning-tree priority 8192(设置此交换机的生成树优先级为8192) end show spanning-tree(显示交换机生成树的状态) StpVersion : RSTP SysStpStatus : Enabled BaseNumPorts : 24 MaxAge : 20 HelloTime : 2 ForwardDelay : 15 BridgeMaxAge : 20 BridgeHelloTime : 2 BridgeForwardDelay : 15 MaxHops : 20 TxHoldCount : 3 PathCostMethod : Long BPDUGuard : Disabled BPDUFilter : Disabled BridgeAddr : 00d0.f8b8.1c5b Priority : 8192 TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:7m:24s TopologyChanges : 0 DesignatedRoot : 200000D0F8B81C5B RootCost : 0 RootPort : 0 freezing1# 4.连到交换机2，对交换机2进行配置。 5.对交换机2开启生成树协议。 configure terminal(进入交换机全局配置模式) spanning-tree(开启生成树协议) spanning-tree mode rstp(设置生成树模式为802.1W) spanning-tree priority 16384(设置此交换机的生成树优先级为16384) end Cisco快速生成树协议RSTP协议原理及配置 实验8 Cisco 快速生成树协议RSTP 协议原理及配置 一、相关知识介绍 1、生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个 端口为根的生成树，避免环路。二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。 2、根网桥的选择流程： （1）第一次启动交换机时，自己假定是根网桥，发出BPDU报文宣告。 （2）每个交换机分析报文，根据网桥ID选择根网桥，网桥ID小的将成为根网桥（先比较网桥优先级，如果相等，再比较MAC地址）。 （3）经过一段时间，生成树收敛，所有交换机都同意某网桥是根网桥。 （4）若有网桥ID值更小的交换机加入，它首先通告自己为根网桥。其它交换机比较后，将它当作新的根网桥而记录下来。 3、RSTP 协议原理 STP并不是已经淘汰不用，实际上不少厂家目前还仅支持STP。STP的最大缺点就是他的收敛时间太长，对于现在网络要求靠可靠性来说，这是不允许的，快速生成树的目的就是加快以太网环路故障收敛 的速度。 （1）RSTP 5种端口类型 STP定义了4种不同的端口状态，监听（Listening），学习（Learning），阻断（Blocking）和转发（Forwarding），其端口状态表现为在网络拓扑中端口状态混合（阻断或转发），在拓扑中的角色（根 端口、指定端口等等）。在操作上看，阻断状态和监听状态没有区别，都是丢弃数据帧而且不学习MAC 地址，在转发状态下，无法知道该端口是根端口还是指定端口。RSTP有五种端口类型。根端口和指定端口这两个角色在RSTP中被保留，阻断端口分成备份和替换端口角色。生成树算法（STA）使用BPDU来决定端口的角色，端口类型也是通过比较端口中保存的BPDUB来确定哪个比其他的更优先。 1）根端口：非根桥收到最优的BPDU配置信息的端口为根端口，即到根桥开销最小的端口，这点和STP 一样。请注意图8-16上方的交换机，根桥没有根端口。按照STP的选择根端口的原则，SW-1和SW-2和根连接的端口为根端口。 2）指定端口：与STP一样，每个以太网网段段内必须有一个指定端口。假设SW-1的BID比SW-2 优先，而且SW-1的P1口端口ID比P2优先级高，那么P1为指定端口，如图8-17所示。 摘要：生成树算法和协议是自动生成网络拓扑结构的基础。本文阐述了生成树算法和协议的内容，并给出了在以太网交换机中的具体实现过程。我们通过实践证明，该方尖对于解析最优网络拓扑结构效果良好。 关键词：以太网交换机网桥拓扑结构生成树BPDU 以太网交换机在第二层即MAC层必须具有路由功能。目前普遍使用的MAC层路由方式是IEEE802.1组织发布的标准：基于生成树算法的路由。在局域网内的交换机执行了生成树算法以后，会组成一个生成树动态拓扑结构，该拓扑结构使局域网内任意两个工作站之间不存在回路，以防止由此产生的局域网广播风暴，同时，生成树算法还负责监测物理拓扑结构的变化，并能在拓扑结构发生变化之后建立新的生成树。例如当一个交换机坏了或某一条数据通咱断了后，能提供一定的容错能力而重新配置生成树的拓扑结构。交换机根据生成树动态拓扑结构的状态信息来维护和更新MAC路由表，最终实现MAC层的路由。 一、以太网交换机在MAC层体系结构 以太网交换机在MAC层的功能主要是实现LAN的互连。根据IEEE802.1D协议的规定，在MAC层工作的体系结构必须包含以下内容：（1）一个用于连接交换机端口的MAC转发实体；（2）至少两个端口；（3）高层协议实体，其中包括交换机协议实体。如图1所示。 MAC转发实体主要实现交换机不同端口间的内部通信。该实体存储各个端口的工作状态并维护一个过滤数据库。数据库中存放了一张MAC地址表，用以实现MAC层的路由。当数据帧从一个端口的底层服务进程传上来时，MAC实体首先判断目的端口的工作状态，如果目的端口没有被阻塞，MAC转发实体将依据MAC地址表的对应关系将该帧从目的端口转发出去。同时MAC转发实体还可以进行过滤、记录MAC地址等操作。 交换机端口的功能是从与其相连的LAN上接收或传送数据。端口的状态由生成树算法规定，包括转发、学习、监听、阻塞和禁止状态。 高层协议实体位于LLC层，主要用于计算和配置LAN的拓扑结构。下面介绍的生成树协议算法就是运行在该协议实体内，用来实现MAC层的路由。在运行生成树算法时，高层 多生成树协议详解 文章介绍的多生成树协议的历史，以及它的特点。并对相关的一些容易让人误解的术语做了澄清。最后以一个配置实例讲解如何通过多生成树协议实现基于VLAN的负载均衡。 标签：多生成树协议；STP；VLAN；區域；实例；负载均衡 网上配置多生成树协议的例子是非常多的，但它们有个共同特点：只讲配置步骤，不讲原理。这好比教人武术只讲招式不讲心法一样，搞不好将人引入歧途。厂家为何这么做，肯定有其目的，我们就不揣测了。还是自己动手，丰衣足食吧。引入生成树协议的目的是为了防止交换式以太网因为网络中存在环路，诱发广播风暴。最初的标准是STP（Spanning Tree Protocol），因为它的收敛速度太慢，于是又引入了RSTP（Rapid STP）。RSTP大大提高了生成树协议的收敛速度，并废除了和取代了STP。交换式网络的核心设备是交换机，和路由器不同，它会转发广播。因此，交换机无法隔离广播，多个交换机连接起来将构成一个大的广播域。但是VLAN的出现改变了这种状况。通过VLAN技术我们可以把一个大的LAN划分为若干个逻辑上的VLAN，VLAN之间的数据是相互隔离的，除非通过路由器，它们之间无法通信。这也意味着支持VLAN的交换机可以像路由器一样隔离广播。VLAN技术可以将广播风暴限制于VLAN的范围内。基于此，STP协议应该做个重大修改。不是在整个LAN的范围内计算生成树，而是每个VLAN独立计算一颗生成树。多生成树协议（Multiple STP，MST）就是VLAN 版的RSTP，为每个VLAN计算一颗RSTP生成树。了解到这一点，而且你熟悉RSTP的配置，配置MSTP就不是什么大的问题了。 一般而言，一个VLAN只是LAN的一部分，不会覆盖整个LAN。因此基于VLAN计算生成树可以减少工作量。MSTP最好和VTP（VLAN Trun Protocol）协议结合起来，因为VTP可以收集VLAN在LAN中的分布信息。如果某个交换机的所有端口都不是某个VLAN的成员，那么这个交换机可以排除于这个VLAN的RSTP生成树之外。不过要注意的是用于交换机级联的端口一般设置为trunk模式，默认情况下，任何VLAN的流量都可以通过trunk端口，因此我们可以将trunk端口看作任何VLAN的成员。但在实际当中，经过trunk端口的VLAN数量一般是有限的，我们最好将trunk端口允许通过哪些VLAN流量做个明确的限定。容易让初学者迷惑的是几个术语。 一个术语是区域（Region）。如果LAN比较大的话，可以考虑将LAN划分为若干区域，分开来管理。这就和OSPF将Internet划分为若干自治系统来管理一个道理。但实际上很少有LAN会大到非要划分为若干区域来管理。一般来说，整个LAN就是一个区域。我们只需在这个默认的区域内配置即可，不必考虑区域划分的问题。 另一个术语是实例（Instance）。这名字取得可不怎么样，一些文章将其解释得神神秘秘，其实它就是一种“组”。打个比方，默认情况下，交换机的端口都是STP生成树协议原理及配置--从入门到精通
STP.RSTP协议理解
三层交换机生成树协议
理解快速生成树协议(RSTP)
H3C交换机与Cisco交换机STP协议对接注意事项
RSTP快速生成树协议的配置课程设计
2014—2015 学年第一学期
题目名称：
利用快速生成树协议（RSTP） 实现现交换机之间的冗余链路备份
专 班 学
业： 级： 号：
计算机科学与技术 计科 2012（一）班 2012508013 蒋 曹 能 传 凯 东
学生姓名： 指导教师：
完成日期：二○一五
年
一 月 七
日
录
一 课题介绍 ......................................................................................................................................................... - 3 1.1 课题名称 ............................................................................................................................................... - 3 1.2 课题简介 ............................................................................................................................................... - 3 1.3 课题拓展 ............................................................................................................................................... - 3 二 RSTP 简介....................................................................................................................................................... - 3 三 实验环境介绍 ................................................................................................................................................. - 5 3.1 实验软硬件环境 ................................................................................................................................... - 5 3.2 实验参数 ............................................................................................................................................... - 5 3.3 实验拓扑图 ........................................................................................................................................... - 8 四 实验内容 ......................................................................................................................................................... - 8 五 实验详细步骤 ................................................................................................................................................. - 9 5.1 绘制实验拓扑 ....................................................................................................................................... - 9 5.2 交换机及 PC 的基本配置 .................................................................................................................... - 9 5.3 Spanning-tree 的配置 .......................................................................................................................... - 13 5.3 链路测试 ............................................................................................................................................. - 14 六 课题总结 ....................................................................................................................................................... - 17 附录 A 参考文献................................................................................................................................................ - 18 -华为stp生成树协议笔记
交换机知识生成树协议
STP 生成树协议配置
最新实验3：交换机端口配置与生成树协议配置
交换机生成树协议原理
实验13 快速生成树协议RSTP
Cisco快速生成树协议RSTP协议原理及配置
以太网交换机中生成树协议的实现
多生成树协议详解
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