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第 6 章 管理交换网络中的冗余链路 PowerPoint PPT Presentation


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第 6 章 管理交换网络中的冗余链路. 锐捷认证网络工程师 RCNA. 本章内容. 交换网络中的冗余链路 生成树协议 STP 快速生成树协议 RSTP 配置 STP 、 RSTP 以太网链路聚合. 课程议题. 交换网络中的冗余链路 生成树协议 STP 快速生成树协议 RSTP 配置 STP 、 RSTP 以太网链路聚合. SW1. SW2. VOD Server. SW3. PC2. PC1. 交换机网络中的冗余链路. 使用备份连接,可以提高网络的健全性、稳定性。. SW1. SW2. VOD Server. SW3. PC2.

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第 6 章 管理交换网络中的冗余链路

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Presentation Transcript


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第6章管理交换网络中的冗余链路

锐捷认证网络工程师RCNA


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本章内容

  • 交换网络中的冗余链路

  • 生成树协议STP

  • 快速生成树协议RSTP

  • 配置STP、RSTP

  • 以太网链路聚合


6

课程议题

  • 交换网络中的冗余链路

  • 生成树协议STP

  • 快速生成树协议RSTP

  • 配置STP、RSTP

  • 以太网链路聚合


6

SW1

SW2

VOD Server

SW3

PC2

PC1

交换机网络中的冗余链路

  • 使用备份连接,可以提高网络的健全性、稳定性。


6

SW1

SW2

VOD Server

SW3

PC2

PC1

产生环路

  • 环路问题将会导致:广播风暴、多帧复制及MAC

    地址表的不稳定等问题。


6

SW1

SW2

VOD Server

SW3

PC2

PC1

解决方法

  • 临时关闭网络中冗余的链路


6

课程议题

  • 交换网络中的冗余链路

  • 生成树协议STP

  • 快速生成树协议RSTP

  • 配置STP、RSTP

  • 以太网链路聚合


6

生成树协议STP 的基本概念

  • 生成树协议(Spanning-Tree Protocol,STP)

    IEEE802.1d标准;

  • STP协议的主要思想就是当网络中存在备份链路

    时,只允许主链路激活,如果主链路因故障而被断

    开后,备用链路才会被打开。

  • 生成树协议的发展过程划分成三代

    第一代生成树协议:STP/RSTP

    第二代生成树协议:PVST/PVST+

    第三代生成树协议:MISTP/MSTP

  • 主要作用:避免回路,冗余备份。


6

BPDU(网桥协议数据单元)

交换机之间交换BPDU(网桥协议数据单元)数据帧

源地址:交换机MAC;目的地址:0180.C200.0000(多播:桥组)

BPDU的组成:

1.版本号:00(IEEE 802.1D) ;02(IEEE 802.1W)

2.Bridge ID(交换机ID=交换机优先级+交换机MAC地址)

3.Root ID(根交换机 ID)

4.Root Path Cost(到达根的路径开销)

5.Port ID(发送BPDU的端口ID=端口优先级+端口编号)

6.Hello Time(定期发送BPDU的时间间隔)

7.Max-Age Time(保留对方BPDU消息的最长时间)

8.Forward-Delay Time(发送延迟:端口状态改变的时间间隔)

9.其他一些诸如表示发现网络拓扑变化、本端口状态的标志位。


6

BPDU 的机制

1.网络中选择了一个交换机为根交换机(Root Bridge);

2.除根交换机外的每个交换机都有一个根口(Root Port),

即提供最短路径到Root Bridge的端口;

3.每个交换机都计算出了到根交换机(Root Bridge)的最短

路径;

4.每个LAN都有了指定交换机(Designated Bridge),位于该

LAN与根交换机之间的最短路径中。指定交换机和LAN相连的端

口称为指定端口(Designated port);

5.根口(Roor port)和指定端口(Designated port)进入转

发Forwarding状态;

6.其他的冗余端口就处于阻塞状态(Blocking或

Discarding)。


6

根交换机的选择

  • Bridge ID最小的交换机为根交换机;

  • Bridge ID:每个交换机唯一的桥ID,由交换机优

    先级和Mac地址组合而成;

  • 交换机优先级和Mac地址越小则Bridge ID就越小。

  • 如果交换机优先级的优先级相同,再比较Mac地址。


6

路径开销

带宽 IEEE802.1d IEEE802.1w

-------------------------------------

10Mbps 100 2000000

100Mbps 19 200000

1000Mbps 4 20000


6

路径开销为

100

19

19

100

100

SwA

SwB

SwC

19

38

SwD

SwE

路径开销的计算

假设SwA为根交换机


6

生成树的比较规则

生成树的选举过程中,应遵循以下优先顺序来选择最佳路径:

1.比较Root path cost;

2.比较Sender’s bridge ID;

3.比较Sender’s port ID;

4.比较本交换机的port ID。


6

Sw D

Mac:00d0f80000d1

Mac:00d0f80000f2

Mac:00d0f80000f1

2

Sw A

Sw B

8

Sw C

比较的方法

已知:Sw D交换机为根交换机,假设图中所示链路均为百兆链

路,且交换机均为默认优先级32768和默认端口优先级128。交换

机A、B的路径开销Root path cost相等,C-A-ROOT和C-B-ROOT的

路径开销Root path cost相等,选择C-ROOT的最佳路径?


6

Sw D

Mac:00d0f80000d1

Mac:00d0f80000f1

1 2

Sw A

Sw B

7 8

Sw C

比较的方法

在交换机A与交换机C增加一条备份链路

要比较Sender’s port ID


6

Sw D

Mac:00d0f80000d1

Mac:00d0f80000f1

Sw A

Sw B

1 2

HUB

8

7

Sw C

6

比较的方法

在交换机A、C之间增加一HUB相连接

比较本交换机的port ID


6

时间

Blocking(阻塞)

20秒

Listening(侦听)

15秒

发送延迟

Learning(学习)

15秒

发送延迟

Forwarding(发送)

STP的缺点

生成树经过一段时间(默认值是50秒左右)稳定之后,所有端口要么进入转发状态,要么进入阻塞状态。


6

课程议题

  • 交换网络中的冗余链路

  • 生成树协议STP

  • 快速生成树协议RSTP

  • 配置STP、RSTP

  • 以太网链路聚合


Ieee 802 1w

IEEE 802.1w

  • 快速生成树协议RSTP(Rapid Spannning Tree

    Protocol) IEEE 802.1w

  • RSTP协议在STP协议基础上做了三点重要改进,

    使得收敛速度快得多(最快1秒以内)。


6

改进

  • 第一点改进:为根端口和指定端口设置了快速切换用的替

    换端口(Alternate Port)和备份端口(Backup Port)两

    种角色,当根端口/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。

  • 第二点改进: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交换机进行一次握手就可以无时延地进

    入转发状态。

  • 第三点改进:直接与终端相连而不是把其他交换机相连的

    端口定义为边缘端口(Edge Port)。边缘端口可以直接进

    入转发状态,不需要任何延时。


6

端口角色和端口状态

Root port:具有到根交换机的最短路径的端口。

Designated port:每个LAN的通过该口连接到根交换机。

Alternate port:根端口的替换口,一旦根端口失效,该

口就立刻变为根端口。

Backup port:Designated port的备份口,当一个交换机

有两个端口都连接在一个LAN上,那么高优先级的端口为

Designated port,低优先级的端口为Backup port。

Undesignated port:当前不处于活动状态的口,即

OperState为down的端口都被分配了这个角色。


6

端口角色和端口状态


6

端口状态

每个端口有三个状态(port state)来表示是否转发数据

包,从而控制着整个生成树拓扑结构。

Discarding:既不对收到的帧进行转发,也不进行源Mac

地址学习。

Learning:不对收到的帧进行转发,但进行源Mac地址学

习,这是个过渡状态。

Forwarding:既对收到的帧进行转发,也进行源Mac地址

的学习。

对一个已经稳定的网络拓扑,只有Root port和

Designated port才会进入Forwarding状态,其它端口都只

能处于Discarding状态。


6

网络拓扑树的生成

假设Switch A、B、C的bridge ID是递增的,

即Switch A的优先级最高。A与B间是千兆链路,B

和C间为百兆链路,A和C间为十兆链路。


6

网络拓扑树的生成


6

网络拓扑树的生成


6

网络拓扑树的生成


6

网络拓扑树的生成


Rstp stp

RSTP 与STP的兼容性

RSTP协议提供了protocol-migration功能来强制发

RSTP BPDU


6

RSTP的拓扑变化机制

1.Forwarding端口-最优路径;

2.Discarding端口-备份链路,备份端口-用于指定端口

到生成树叶子节点的路径的备份,仅在到共享LAN网段有2个或2个以上连接,或2个端口通过点到点链路连接为环路时存在;

3.Discarding状态端口充当两种角色(alternatePort,

backupPort),从alternatePort,backupPort中选择到

达Root的次优路径;

4.当网络拓扑结构发生变化以后立刻转发(收敛时间小

于1秒)。


6

课程议题

  • 交换网络中的冗余链路

  • 生成树协议STP

  • 快速生成树协议RSTP

  • 配置STP、RSTP

  • 以太网链路聚合


Stp rstp

配置STP、RSTP

Spanning Tree 的缺省配置:

关闭STP,且STP Priority 是32768,STP port

Priority 是128。

STP port cost 根据端口速率自动判断;

Hello Time 2秒;

Forward-delay Time 15秒;

Max-age Time 20秒;

可通过spanning-tree reset 命令让

spanning tree参数恢复到缺省配置。


Spanning tree

打开、关闭Spanning Tree协议

Switch(config)#Spanning-tree

如果您要关闭Spanning Tree协议,可用

no spanning-tree 全局配置命令进行设置。


Spanning tree1

配置Spanning Tree的类型

Switch(config)#

Spanning-tree mode STP/RSTP


6

配置交换机优先级

Switch(config)#spanning-tree priority <0-

61440>

(“0”或“4096”的倍数、共16个、缺省32768)

如果要恢复到缺省值,可用

nospanning-tree priority全局配置命令进行设置。


Stp port priority

STP port-priority

Switch(config-if)#spanning-tree port-priority

<0-240>

(“0”或“16”的倍数、共16个、缺省128)

如果要恢复到缺省值,可用 no spanning-tree

port-priority接口配置命令进行设置。


Stp rstp1

STP、RSTP信息显示

SwitchA#show spanning-tree

!显示交换机生成树的状态

SwitchA#show spanning-tree interface

fastthernet 0/1

!显示交换机接口


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课程议题

  • 交换网络中的冗余链路

  • 生成树协议STP

  • 快速生成树协议RSTP

  • 配置STP、RSTP

  • 以太网链路聚合


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以太网链路聚合

网络压力

对于局域网交换机之间以及从交换机到高需求服务的许

多网络连接来说,100M甚至1Gbps的带宽是不够的。

链路聚合技术(也称端口聚合)帮助用户减少了这种压力。


802 3ad

802.3ad

802.3ad 标准定义了如何将两个以上的以太网链路

组合起来为高带宽网络连接实现负载共享、负载平衡

以及提供更好的弹性。


6

链路聚合的定义

端口聚合将交换机上的多个端口在物理上连接

起来,在逻辑上捆绑在一起,形成一个拥有较大宽

带的端口,形成一条干路,可以实现均衡负载,并

提供冗余链路。


6

链路聚合

aggregate port (以下简称AP),符合IEEE

802.3ad标准。它可以把多个端口的带宽叠加起来

使用,比如全双工快速以太网端口形成的AP 最大

可以达到800Mbps,或者千兆以太网接口形成的AP

最大可以达到8Gbps。


6

链路聚合


802 3ad1

802.3ad的主要优点

1、链路聚合技术(也称端口聚合)帮助用户减

少了这种压力。

2、802.3ad的另一个主要优点是可靠性。

3、链路聚合标准在点到点链路上提供了固有的、

自动的冗余性。


6

流量平衡

AP根据报文的MAC地址或IP地址进行流量平衡,

即把流量平均地分配到AP的成员链路中去。流量平

衡可以根据源MAC地址、目的MAC地址或源IP地址/

目的IP地址对。


6

MAC地址流量平衡


Aggregate port

配置aggregate port

配置二层aggregate port

配置三层aggregate port


Aggregate port1

配置二层aggregate port

Switch#configure terminal

Switch(config) # interfaceinterface-id

Switch(config-if-range)#port-group port-

group-number

将该接口加入一个AP(如果这个AP 不存在,则

同时创建这个AP)。


Aggregate

配置三层aggregate

Switch#configure terminal

Switch(config) #interface aggregate-port

aggregate-port-number

Switch(config-if)#no switchport

Switch(config-if)#ip address

192.168.1.1 255.255.255.0


6

配置AP 的流量平衡算法

Switch(config) # aggregateport load-balance

{dst-mac |src-mac |ip}

要将AP 的流量平衡设置恢复到缺省值,可以在全

局配置模式下使用:

no aggregateport loag-balance 命令。


Aggregate port2

显示aggregate port

可以在特权模式下显示AP 设置

show aggregateport [port-number]{load-balance

| summary}


Aggregate port3

配置aggregate port的注意事项

1.组端口的速度必须一致;

2.组端口必须属于同一个VLAN;

3.组端口使用的传输介质相同;

4.组端口必须属于同一层次,并与AP也要在同一层次。


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课程回顾

  • 交换网络中的冗余链路

  • 生成树协议STP(Spannning Tree Protocol)

  • 快速生成树协议RSTP(Rapid Spannning Tree Protocol)

  • 配置STP、RSTP

  • 以太网链路聚合


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Q&A


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