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高级交换技术

高级交换技术. 生成树协议. 生成树协议的作用 生成树协议的原理 生成树协议的配置. 故障. 网络中存在的单点故障. 网络中的单点故障可导致网络的无法访问. 交换网络中的冗余链路. 冗余拓扑的目标是为了避免网络出现单点故障 所有的网络需要冗余来提高可靠性. 冗余拓扑带来的问题. 广播风暴. 冗余拓扑带来的问题. 单帧的多次递交. 冗余拓扑带来的问题. 桥接表的不稳定. 主要链路正常时，断开备份链路. 主要链路出故障时 , 自动启用备份链路. 环路问题的解决. 生成树协议的作用.

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高级交换技术

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Presentation Transcript

  1. 高级交换技术

  2. 生成树协议 • 生成树协议的作用 • 生成树协议的原理 • 生成树协议的配置

  3. 故障 网络中存在的单点故障 • 网络中的单点故障可导致网络的无法访问

  4. 交换网络中的冗余链路 • 冗余拓扑的目标是为了避免网络出现单点故障 • 所有的网络需要冗余来提高可靠性

  5. 冗余拓扑带来的问题 • 广播风暴

  6. 冗余拓扑带来的问题 • 单帧的多次递交

  7. 冗余拓扑带来的问题 • 桥接表的不稳定

  8. 主要链路正常时，断开备份链路 主要链路出故障时,自动启用备份链路 环路问题的解决

  9. 生成树协议的作用 • 生成树协议通过从软件层面修改网络物理拓扑结构来构建一个无环路逻辑转发拓扑结构,其作用 • 提供了物理线路的冗余连接; • 消除了网络风暴; • 提高网络的稳定性和减少网络故障的发生率。

  10. STP术语 • 桥ID (Bridge ID) • 开销（Cost） • 桥协议数据单元（BPDU）

  11. 桥ID (Bridge ID) • BID用来识别每一个交换机/网桥。 • BID用来确定网络的中心，在STP中称为根桥。 • 优先级默认为32768

  12. 开销（Cost） • 最短路径是cost累加，而cost是基于链路的速率的

  13. 桥协议数据单元（BPDU） • 交换机发送的创建逻辑无环路的数据包称为BPDU • BPDU在阻塞的接口上也可以接收，这确保如果链路或设备出现问题，新的生成树会被计算 • 默认，BPDU 2秒发送一次

  14. 桥协议数据单元（BPDU） Protocol ID Root ID:由2字节优先级和6字节MAC组成。 Version Message Type Cost of Path：路径开销是从Switch到Root Bridge的方向叠加的。 Flags Root ID Port ID:端口信息由1字节端口优先级和1字节端口ID组成。 Cost of Path Bridge ID Maximum Time:当一段时间未收到任何BPDU，生存期达到Max Age时，网桥则认为该端口连接的链路发生故障。默认20秒。 Port ID Message Age Maximum Time Hello Time:发送BPDU的周期。默认2秒。 Hello Time Forward Delay：BPDU全网传输延迟。默认15秒 Forward Delay

  15. 生成树工作机制 • 网络中选择了一个交换机为根交换机（Root Bridge）. • 每个交换机都计算出了到根交换机（Root Bridge）的最短路径； • 所有非根交换机都有一个根口（Root Port），即提供最短路径到根交换机（Root Bridge）的端口； • 每LAN只有一个指定端口 • 根口（Roor port）和指定端口（Designated port）进入发Forwarding状态； • 其他的冗余端口就处于阻塞状态（Blocking或Discarding）。

  16. 生成树协议的工作过程 1、选举根交换机（RootBridge） A为根交换机 2、所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径 switchA 3、所有非根交换机产生一个根端口 BPDU BPDU 此为最短路径 此为最短路径 根端口 4、每个网段确定指定端口 BPDU 5、将所有根端口和指定端口设为转发状态 switchB switchC 6、将其他端口设为阻塞状态 指定端口

  17. 根网桥的选择 • 桥ID最低的网桥 • 根桥是网络的焦点 • 在网络中,所有其他的决定(那一个端口要被阻塞,那个端口设置为转发模式)都是根据根桥的判断来做出选择

  18. 最短路径的选择 • 比较本交换机到达根交换机路径的开销，选择开销最小的路径。

  19. 路径开销为 100 19 19 100 100 SwA SwB SwC 19 38 SwD SwE 最短路径的选择 假设SwA为根交换机

  20. Sw D Sw A Sw B Sw C 最短路径的选择 • 如果路径开销相同，则比较发送BPDU交换机的Bridge ID Mac:00d0f80000d1 Mac:00d0f80000f2 Mac:00d0f80000f1

  21. Sw D Sw A Sw B Sw C 最短路径的选择 • 如果发送者Bridge ID相同，即同一台交换，则比较发送者交换机的port ID Mac:00d0f80000d1 Mac:00d0f80000f1 f0/2 f0/1 Port ID:端口信息由1字节端口优先级和1字节端口ID组成

  22. Sw D Mac:00d0f80000d1 Mac:00d0f80000f1 Sw A Sw B 1 2 HUB 8 7 Sw C 6 最短路径的选择 • 如果发送者Port ID相同，则比较接收者的portID

  23. 生成树协议端口的状态 • 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。

  24. Block 20秒最大生存时间 15秒转发延时 15秒转发延时 Listening learning Forwarding 生成树协议端口的状态

  25. 生成树协议端口的状态 • Blocking • 接收BPDU，不学习MAC地址，不转发数据帧 • Listening • 接收BPDU,不学习MAC地址，不转发数据帧，但交换机向其他交换机通告该端口，参与选举根端口或指定端口 • Learning • 接收BPDU,学习MAC地址，以扩散flooding的方式转发数据帧 • Forwarding • 正常转发数据帧

  26. 牛刀小试 • 判断:如果网络中存在冗余路径,那么禁用STP将不会导致第2层环路. • 判断:与主根网桥相比,辅助根网桥具有更低的网桥优先级. • 交换环路的存在，会导致什么问题？ • 交换机的ID由什么组成？ • 选举根桥时，哪个交换机会成为根桥？ • STP中，交换机的端口有什么状态？ • STP收敛后什么样的端口是处于转发状态的？

  27. 牛刀小试 • 如果希望成为生成树的根交换机，那么如下那个网桥优先级配置是最佳选择 • 0 • 1 • 4096 • 8192 • 65535

  28. 牛刀小试 • STP工作在OSI模型的哪层？ • A.第一层 • B.第二层 • C.第三层 • D.第四层

  29. 牛刀小试 • 根据图选择根网桥,说明原因 • 指出网段2中哪个端口为指定端口,说明原因

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