Cisco PT模擬實驗(5) 交換機的生成樹協議配置

Cisco PT模擬實驗(5) 交換機的生成樹協議配置

實驗目的： 

           理解生成樹協議工做原理

           掌握快速生成樹協議RSTP的基本配置方法

實驗背景：

           公司財務部和銷售部的PC經過2臺交換機實現通訊，爲提升網絡可靠性，冗餘鏈路是一個不錯的思路，可防止因某條鏈路故障致使整個網絡的中斷，但冗餘拓撲存在網絡環路等一系列問題，爲此須要在交換機上作適當配置。

技術原理：

• 生成樹協議：監視二層交換式網絡以找出全部可用的鏈路，並關閉冗餘鏈路以確保不會出現環路。 首先利用生成樹算法建立一個拓撲數據庫，而後將網絡的冗餘備份鏈路從邏輯上斷開，這樣數據幀只能在生成樹協議選定的最優鏈路上進行轉發。

• 協議版本：STP(生成樹協議)、RSTP(快速生成樹協議)、MSTP(多生成樹協議)。

• 生成樹算法(STA)：

• 選舉根橋，其擁有最小的橋ID(即RID)，橋ID由橋優先級(Priority)和橋MAC地址共同決定

• 計算到根橋的路徑，由端口開銷(Cost)、橋ID(BID=橋優先級+橋MAC地址)、端口ID(PID=端口優先級+端口號)肯定最佳路徑，開銷取決於鏈路的帶寬

• 配置端口角色，有根端口(Root Port)、指定端口(Designated Port)和非指定端口(Non-designated Port)

• 生成樹端口有4種狀態，而狀態間轉換須要花費必定時間，從阻塞到偵聽需20秒，從偵聽到學習需15秒，從學習到轉發需15秒。大多數狀況下，交換機的端口都處於阻塞或轉發狀態。

• 阻塞(Block)：只監聽/接收BPDU報文

• 偵聽(Listening)：只能接收或發送BPDU報文

• 學習(Learning)：能接收或發送BPDU報文，並造成MAC地址表，但不能轉發數據幀

• 轉發(Forwarding)：能接收或發送BPDU報文，並造成MAC地址表，同時發送和接收數據幀

• STP會聚：交換機上全部端口都轉換到轉發或阻塞模式，默認須要50秒時間。在會聚完成以前交換機是沒法轉發數據，爲此Cisco建立了生成樹的拓展特性(會聚加速)以修補IEEE202.1d標準中的缺陷，包括PortFast、UplinkFast、BackboneFast特性。

• 快速生成樹協議(RSTP)：爲解決STP及其拓展特性的問題，由802.1d發展而成的802.1w標準，在網絡結構發生變化時，能更快地收斂網絡。當根端口或指定端口出現故障時，冗餘端口可直接切換到替換或備份端口，從而實現RSTP協議小於1秒的快速收斂。

• 端口狀態：學習、轉發、丟棄

• 端口角色：在生成樹協議的基礎上增長了替換端口(Alternate Port)和備份端口(Backup Port)

實驗設備：Switch_2960 2臺；PC 4臺；直通線；交叉線。

實驗拓撲：

實驗步驟：

        按拓撲圖搭建網絡，併爲交換機提供冗餘鏈路

        默認狀況下STP是啓用的。經過兩臺交換機之間傳送網橋協議數據單元(BPDU)。選出根交換機、根端口等，以便肯定端口的轉發狀態。如圖，標記爲×××的端口處於堵塞狀態

        配置快速生成樹協議(RSTP)

        查看交換機生成樹協議配置

               Switch#show spanning-tree summary

               Switch#show spanning-tree

        測試。當主鏈路處於down狀態時，可以自動地切換到備份鏈路，保證數據的正常轉發。

        注意：只有當2臺交換機都配置RSTP後，再將交換機鏈接起來。若是先連線再配置會形成廣播風暴，影響交換機的正常工做。

PC設置
192.168.1.2        //PC0
192.168.1.3        //PC1
192.168.1.4        //PC2
192.168.1.5        //PC3
//子網掩碼和網關
255.255.255.0
192.168.1.1

Switch0和Switch1配置
Switch>en
Switch#show spanning-tree                  //査看交換機生成樹運行狀態
Switch#show spanning-tree summary          //査看生成樹的配置信息
Switch#conf t
Switch(config)#inter f0/1
Switch(config-if)#switchport access vlan 2        //將該端口劃分到VLAN 2
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#inter f0/2
Switch(config-if)#switchport access vlan 3        //將該端口劃分到VLAN 3
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#inter range f0/23-24
Switch(config-if)#switch mode trunk 
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#spanning-tree mode rapid-pvst      //指定生成樹協議的類型爲RSTP
Switch(config)#end
Switch#show spanning-tree                  //判斷根交換機、端口角色、端口狀態等

# 鏈路測試
PC0(命令提示符CMD下)
ping 192.168.1.4                  //鏈路通
Switch0
Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#inter f0/23        //關閉主鏈路上的端口
Switch(config-if)#shutdown
PC0(命令提示符CMD下)
ping 192.168.1.4                  //鏈路通
//備份鏈路標記由×××變爲綠色，代表備份鏈路已啓用

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實驗環境： Windows 7，Cisco PT 7.0

參考資料：CCNA學習指南（第7版）