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《 数据通信技术与应用 》

《 数据通信技术与应用 》. 第二单元：局域网交换技术. 第 3 讲：生成树技术. 主讲人：史红彦. 学习目标. 理解生成树协议产生的原因 理解生成树协议的基本原理 掌握生成树的工作过程 掌握生成树协议的简单配置. 1 、二层环路问题 2 、 STP 原理 3 、 STP 端口状态 4 、 STP 基本配置. 二层环路问题 —— 广播风暴. Server/host X. Router Y. Segment 1. Broadcast. Switch A. Switch B. Segment 2. Host X 发送一个广播帧.

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Presentation Transcript

  1. 《数据通信技术与应用》 第二单元：局域网交换技术 第3讲：生成树技术 主讲人：史红彦

  2. 学习目标 • 理解生成树协议产生的原因 • 理解生成树协议的基本原理 • 掌握生成树的工作过程 • 掌握生成树协议的简单配置

  3. 1、二层环路问题 2、STP原理 3、STP端口状态 4、STP基本配置

  4. 二层环路问题 —— 广播风暴 Server/host X Router Y Segment 1 Broadcast Switch A Switch B Segment 2 Host X 发送一个广播帧

  5. 二层环路问题 —— 广播风暴 Server/host X Router Y Segment 1 Broadcast Switch A Switch B Segment 2 Host X 发送一个广播帧

  6. 二层环路问题 —— 广播风暴 Server/host X Router Y Segment 1 Broadcast Switch A Switch B Segment 2 • 交换机不断的转发该广播帧

  7. 二层环路问题 —— MAC地址表震荡 Router Y Segment 1 host X Unicast Unicast Port 0 Port 0 Switch A Switch B Port 1 Port 1 Segment 2 Host X发送一个单播帧到 Router Y 任何一台交换机都没有学到过 X的MAC地址 Switch A 和 B 从各自的port 0学到 X的MAC地址

  8. 二层环路问题 —— MAC地址表震荡 Server/host X Router Y Segment 1 Unicast Unicast Port 0 Port 0 Switch A Switch B Port 1 Port 1 Segment 2 任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址，该帧被洪泛（flooding）转发 Switch A 和 B 错误的从port 1学到 X的MAC地址

  9. ETH-Trunk STP的作用 —— 消除环路 HQ-CS-A HQ-CS-B STP阻塞此端口 HQ-AS-1

  10. STP的作用 ——冗余备份 ETH-Trunk HQ-CS-A HQ-CS-B 链路故障 STP启用此端口 HQ-AS-1

  11. 1、二层环路问题 2、STP原理 3、STP端口状态 4、STP基本配置

  12. STP工作原理 STP的整个工作过程类似于一棵树的成长过程。 STP的基本工作原理为：通过BPDU(Bridge Protocol Data Unit,桥接协议数据单元)的交互来传递STP计算所需要的条件，随后根据特定的算法，阻塞特定端口，从而得到无环的树形拓扑。

  13. STP工作流程 第一步：选举根网桥（Root Bridge） 第二步：选举根端口（Root Port） 第三步：选举指定端口（Designated Port） 第四步、阻塞预备端口（Alternate Port）

  14. STP工作流程－选举根交换机 Root Bridge ETH-Trunk HQ-CS-A HQ-CS-B 在整个二层网络中，只能有一个根网桥 HQ-AS-1

  15. STP工作流程－选举非根网桥的根端口 Root Port Root Bridge ETH-Trunk HQ-CS-A HQ-CS-B Root Port 在每一台非根网桥上，有且只有一个根端口。 HQ-AS-1

  16. STP工作流程－选举网段的指定端口 Root Port Root Bridge ETH-Trunk HQ-CS-A HQ-CS-B Designated Port Designated Port Designated Port Root Port 在每一个网段上，有且只有一个指定端口 HQ-AS-1

  17. STP工作流程－阻塞预备端口 Root Port Root Bridge ETH-Trunk HQ-CS-A HQ-CS-B Designated Port Designated Port Designated Port Root Port Alternate Port HQ-AS-1

  18. 交换机端口角色

  19. STP判定条件 网桥ID（Bridge ID） 端口ID（Port ID） 根路径成本

  20. 网桥优先级 缺省值：32768 网桥的MAC地址 网桥ID 2字节 6字节 网桥ID为交换机的身份标识，具备全局唯一性。

  21. 端口优先级 缺省值：128 端口编号 端口ID 8比特 8比特 端口ID为交换机端口的身份标识。

  22. SWA SWB SWC 路径成本100 路径成本100 根路径成本 C的路径成本为100+100=200 ROOT 根路径成本为各网桥去往根网桥所要花费的开销，它由沿途各路径成本（Path Cost）叠加而来。

  23. STP工作流程－选举根交换机 根桥即树的根，它是生成的树形网络的核心，其选举对象范围为所有网桥。 在整个二层网络中，只能有一个根网桥。 根桥选举判定规则：比较网桥ID,值小者优先。 网桥ID具备全局唯一性

  24. Switch Y 缺省优先级 32768 (0x8000) MAC 0c0022222222 Switch X 缺省优先级 32768 (0x8000) MAC 0c0011111111 BPDU Root bridge = 有最低桥ID的交换机 Bridge ID = 桥优先级 + 桥 MAC 地址 在本例中, 哪台交换机有最低桥ID？

  25. STP工作流程－选举非根网桥的根端口 在每一台非根网桥上，有且只有一个根端口 根端口选举判定规则： 1、比较根路径成本，值小者优先。 2、比较上游网桥(BPDU的发送交换机，此时可简单理解为相邻的交换机)的网桥ID,值小者为优先。 3、比较上游端口（BPDU的发送端口，此时可简单理解为相邻交换机的端口）的端口ID，值小者为先。

  26. 缺省优先级 32768 MAC 0c0022222222 缺省优先级 32768 MAC 0c0011111111 Root 100 100 交换机C 交换机B 0 1 100 100 交换机A Bridge ID = 桥优先级 + 桥 MAC 地址 在本例中, A的根端口是哪一个？

  27. STP工作流程－选举网段的指定端口 在每一个网段上，有且只有一个指定端口 • 指定端口选举判定规则： • 1、指定端口的选举过程同根端口。 • 2、特别说明： 根网桥上的所有端口皆为指定端口。 根端口相对应的端口（即与根端口直连的端口）皆为指定端口。

  28. STP工作流程－阻塞预备端口 如果一个端口既不是根端口，也不是指定端口，则将成为预备端口，该端口将被阻塞，不转发数据

  29. STP工作流程－选举根交换机 Root

  30. STP工作流程－选举非根网桥的根端口 RP RP RP RP

  31. RP RP RP RP STP工作流程－选举网段的指定端口 DP DP DP DP DP

  32. RP RP RP RP × STP工作流程－阻塞预备端口 DP DP DP DP DP

  33. 1、二层环路问题 2、STP原理 3、STP端口状态 4、STP基本配置

  34. BPDU • STP通过BPDU(桥接协议数据单元)进行生成树计算，以及当网络拓扑发生改变时候，重新进行收敛。 • STP所使用的BPDU报文有两类： • 配置BPDU • 拓扑变更BPDU(TCN BPDU)

  35. 端口状态描述

  36. 此状态下端口不转发数据帧，但是学习MAC地址表，参与计算生成树，接收并发送BPDU。此状态下端口不转发数据帧，但是学习MAC地址表，参与计算生成树，接收并发送BPDU。 此状态下端口不转发数据帧，不学习MAC地址表，此状态下端口接收并处理BPDU，但是不向外发送BPDU。 此状态下端口不转发数据帧，不学习MAC地址表，不参与生成树计算。 Listening 此状态下端口不转发数据帧，不学习MAC地址表，只参与生成树计算，接收并发送BPDU。 Learning Forwarding Blocking 此状态下端口正常转发数据帧，学习MAC地址表，参与计算生成树，接收并发送BPDU。 端口状态变换 Disabled 端口开启 端口禁用 20S 15S 端口禁用 端口禁用 15S 端口禁用

  37. 1、二层环路问题 2、STP原理 3、STP端口状态 4、STP基本配置

  38. LANE LAND LANC STP基本配置－配置命令 SWA [Quidway]sysname SWA [SWA]stp enable [SWA]stp mode stp [SWA]stp priority 4096 Root E0/10 E0/20 [Quidway]sysname SWB [SWB]stp enable [SWB]stp mode stp [SWB]stp priority 8192 LANB LANA E0/20 E0/10 E0/20 E0/10 SWB SWC E0/24 [Quidway]sysname SWC [SWC]stp enable [SWC]stp mode stp LANC的 指定端口

  39. 小结 • 二层环路造成的问题 • 生成树协议作用 • 生产树协议原理 • 生成树协议工作过程

  40. 谢 谢！

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