03生成樹協議原理與應用-全文預覽

　　

【正文】 能進入轉發狀態。,第3頁,課程目標,通過本課程的學習，您可以掌握如下知識點： 生成樹協議的工作原理 三種生成樹(STP、RSTP、MSTP)協議的特性 生成樹協議在實際工程中的具體應用,第4頁,提 綱,生成樹協議綜述 STP協議概述 RSTP協議概述 MSTP協議概述 生成樹協議在實際工程中的應用,第5頁,生成樹綜述,生成樹協議的產生背景,LAN 1,LAN 2,存在單點故障,冗余的設計又會帶來環路,導致廣播風暴,第6頁,生成樹綜述,生成樹協議的分類 生成樹協議的分類，按照產生的時間先后順序為STP、RSTP、MSTP 生成樹協議所遵循的IEEE標準 三種生成樹所遵循的IEEE標準分別為STPIEEE 802.3d，RSTPIEEE 802.3W，MSTPIEEE 802.3S,第7頁,提 綱,生成樹協議綜述 STP協議概述 RSTP協議概述 MSTP協議概述 生成樹在實際工程中的應用,第8頁,STP概述,STP是怎樣的一個協議呢? 通過阻斷冗余鏈路將一個有環路的橋接網絡修剪成一個無環路的樹型拓撲結構,這樣既解決了環路問題，又能在某條活動(active)的鏈路斷開時, 通過激活被阻斷的冗余鏈路重新修剪拓撲結構以恢復網絡的連通.,LAN 1,LAN 2,該鏈路處于阻塞狀態,該鏈路重新被激活,第9頁,STP工作原理,基本思想:在網橋之間傳遞配置消息(BPDU),網橋利用收到的配置消息做以下工作: 從網絡中的所有網橋中,選出一個作為根網橋(root) 計算本網橋到根網橋的最短路徑 網橋選擇一個根端口,該端口給出的路徑是此網橋到根橋的最短路徑 選擇除根端口之外的轉發端口（指定端口）,第10頁,配置消息介紹,配置消息也被稱做橋協議數據單元(BPDU) 主要內容包括: 根網橋的Identifier(RootID) 從本網橋到根網橋的最小路徑開銷(RootPathCost) 發送該配置消息的網橋的Identifier 發送該配置消息的網橋的指定端口的Identifier 即(RootID, RootPathCost, BridgeID, PortID),第11頁,配置消息格式,DMA:目的MAC地址 配置消息的目的地址是一個固定的組播地址(0x0180c2000000) SMA:源MAC地址 即發送該配置消息的橋MAC地址 L/T:幀長 LLC Header:配置消息固定的鏈路頭 Payload:BPDU數據,第12頁,如何利用配置消息工作?,主要工作有: 選擇根橋RootID:最優配置消息的RootID 計算到根橋的最短路徑開銷RootPathCost:如果自己是根橋,則最短路徑開銷為0,否則為它所收到的最優配置消息的RootPathCost與收到該配置消息的端口開銷之和. 更新配置消息:更新RootID、RootPathCost等參數，交換機繼續廣播發送新配置信息。 選擇根端口RootPort:如果自己是根橋,則根端口為0,否則根端口為收到最優配置消息的那個端口 選擇指定端口:包括在生成樹上處于轉發狀態的其他端口 從指定端口發送更優的配置消息,第13頁,如何確定最優的配置消息,配置消息的優先級比較原則: 假定有兩條配置消息C1和C2,則: 如果C1的RootID小于C2的RootID,則C1優于C2 如果C1和C2的RootID相同,但C1的RootPathCost小于C2,則C1優于C2 如果C1和C2的RootID和RootPathCost相同,但C1的發送網橋ID小于C2,則C1優于C2 如果C1和C2的RootID、RootPathCost和發送網橋ID相同,但C1的發送網橋的PortID小于C2,則C1優于C2,第14頁,配置消息處理示例一,根據收到的配置消息,選舉了根橋（橋ID=23）,更新自己的配置消息為(23,15,50) 接收到最優配置消息的端口為根端口，選擇Port4為根端口 用自己更新后的配置消息與從PortPortPort3上收到的配置消息比較，比較結果:自己的配置消息優于從PortPort2收到的配置消息，從Port3上收到的配置消息優于自己的配置消息，因此將PortPort2置為指定端口, 將Port3置為阻塞端口 從Port1和Port2發送新的配置消息(23,15,50),port 1,port 2,port 3,port 4,BridgeID=50,32，0，32,23，18，20,23，14，80,23，14，70,Blocking,Root,Designate,Designate,23，15，50,23，15，50,第15頁,鏈路故障處理,Hello Time 網橋從指定端口以Hello Time為周期定時發送配置消息。,第20頁,端口狀態,第21頁,端口狀態遷移,(1)端口enabled (2)端口disabled (3)端口被選為根端口或指定端口,Disabled,Listening,Blocking,Learning,Forwarding,(4)端口被選為備用端口（阻塞） (5)Forward Delay延時,（1）,（2）,（5）,（1，2）,（4）,（5）,（1，2）,（3）,（4）,（4）,（1，2）,（1，2）,第22頁,MAC地址信息的生存期,拓撲改變時仍然存在的問題 拓撲結構改變會使站點在生成樹中的相對位置發生移動，那么網橋原來學習到的MAC地址信息就可能變得不正確 在生成樹協議中地址有兩個生存期： 拓撲穩定的時候用較長的生存期 拓撲改變的時候用較短的生存期 網絡拓撲發生改變的時候，并不是所有的網橋能夠發現這一變化，所以需要把拓撲改變的信息通知到整個網絡。,RootBridge,根端口,指定端口,替換端口,第30頁,RSTP改進一,新的端口角色的引入 備份端口(BackupPort)：DesignatePort的備份口，當一個網橋有兩個端口都連在一個LAN上，那么高優先級的端口為DesignatedPort，低優先級的端口為BackupPort。 第二種改進的效果：網絡連通性可以在交換兩個配置消息的時間內恢復，即握手的延時。,SW1(RSTP),SW2(STP),STP BPDU,STP BPDU,SW1(RSTP),SW3(RSTP),STP BPDU,STP BPDU,第37頁,RSTP與STP的兼容,RSTP提供了protocolmigration 功能來強制發RSTP BPDU，這樣SW1 強制發了RSTPBPDU，SW3 就發現與之互連的網橋是支持RSTP 的，于是兩臺交換機開始運行RSTP,SW1(RSTP),SW3(RSTP),RSTP BPDU,RSTP BPDU,第38頁,RSTP可配置的相關參數,RSTP（同STP）可配置參數包括： 網橋的優先級（BridgePriority） 端口的優先級（PortPriority） 端口對應鏈路的路徑開銷（PortPathCost） 三個重要的定時器參數（HelloTime/Max Age/Forward Delay）,第39頁,相關參數的默認值,第40頁,RSTP相關配置配置橋優先級,如果網絡中的所有交換機都保持默認配置，即所有的交換機都具有相同的優先級，那么MAC地址小的交換機將具有最小的BridgeID，將被選舉為根橋，但該交換機未必是理想的根橋，可以更改網橋的優先級手動指定根橋： 配置方法為: Switch(config)spanningtree priority priority,第41頁,RSTP相關配置配置Hello Time,Hello Time的配置需要注意： 較長的Hello Time可以降低生成樹計算的消耗；較短的Hello Time可以在丟包率較高的時候，增強生成樹的健壯性。 配置方法為：Switch(config)spanningtree maxage interval,第43頁,RSTP相關配置配置端口的Forward Delay,Forward Delay的配置需要注意： 過長的Forward Delay會導致生成樹的收斂太慢； 過短的Forward Delay可能會在拓撲發生改變的時候，引入暫時的環路。 MSTP是基于實例來進行無環拓撲計算，既避免了環路的產生，也能讓相同vlan 間的通訊不受影響。 MST instance—vlan 的對應表：每臺交換機都最多可以新增64 個instance，instance 0 是強制存在的，用戶還可以按需要分配14094 個vlan 屬于不同的instance（0－64），未分配的vlan 缺省就屬于instance 0。,第66頁,MS