局域网交换课件5

©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITEIChapter61实施STPLAN交换及无线–第5章©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter62章节目标说明冗余功能对融合网络的作用概要说明STP如何在融合网络中消除第2层环路说明STP算法如何通过三个步骤收敛于无环拓扑在LAN中采用快速PVST+来防止冗余交换机之间出现环路.©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter63章节索引5.1具备冗余功能的第2层拓扑5.2STP简介5.3STP收敛5.4PVST+,RSTP和快速PVST+©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITEIChapter645.1具备冗余功能的第2层拓扑LAN交换及无线–第5章©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter655.1.1冗余功能第2层冗余功能通过添加设备和电缆来实现备用网络路径，从而提升网络可用性。当有多条网络路径可用于数据传输时，即使一条路径失效，也不会影响网络上设备的连通性。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter665.1.1冗余功能在分层设计中，实现冗余功能的方法是在分布层和核心层添加额外的硬件，并通过额外添加的硬件建立备用路径。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter675.1.2冗余功能存在的问题广播风暴当卷入第2层环路的广播帧过多，导致所有可用带宽都被耗尽时，便形成了广播风暴。此时没有带宽可供正常流量使用，网络无法支持数据通信。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter685.1.2冗余功能存在的问题环路网络中不可避免的会产生广播风暴。随着越来越多的设备向网络中发送广播，卷入环路的流量也越来越多，最终形成广播风暴，导致网络中断。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter695.1.2冗余功能存在的问题重复的单播帧广播帧并不是会受环路影响的唯一一种帧。发送到环路网络的单播帧也可能造成目的设备收到重复的帧。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6105.1.3现实中的冗余问题配线间中的环路©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6115.1.3现实中的冗余问题工作室内的环路©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITEIChapter6125.2STP简介LAN交换及无线–第5章©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6135.2.1生成树算法冗余功能可防止网络因单个故障点（例如网络电缆或交换机故障）而无法运行，以此提升网络拓扑的可用性。向第2层设计引入冗余功能时，环路和重复帧现象也可能随之而出现。环路和重复帧对网络有着极为严重的影响。生成树协议(STP)便旨在解决这些问题。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6145.2.1生成树算法一般STP操作©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6155.2.1生成树算法STP可以弥补网络故障所带来的问题©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6165.2.1生成树算法STP会特意阻塞可能导致环路的冗余路径，以确保网络中所有目的地之间只有一条逻辑路径。当一个端口阻止流量进入或离开时，该端口便视为处于阻塞状态。阻塞冗余路径对于防止网络环路非常关键。为了提供冗余功能，这些物理路径实际依然存在，只是被禁用以免产生环路。一旦需要启用此类路径来抵消网络电缆或交换机故障的影响时，STP就会重新计算路径，将必要的端口解除阻塞，使冗余路径进入活动状态。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6175.2.1生成树算法STP使用生成树算法(STA)计算网络中的哪些交换机端口应配置为阻塞才能防止环路形成。STA会将一台交换机指定为根桥，然后将其用作所有路径计算的参考点。所有参与STP的交换机互相交换BPDU帧，以确定网络中哪台交换机的网桥ID(BID)最小。BID最小的交换机将自动成为STA计算中的根桥。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6185.2.1生成树算法BPDU是运行STP的交换机之间交换的消息帧。每个BPDU都包含一个BID，用于标识发送该BPDU的交换机。BID内含有优先级值、发送方交换机的MAC地址以及可选的扩展系统ID。BID值的大小由这三个字段共同决定。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6195.2.1生成树算法©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6205.2.1生成树算法©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6215.2.1生成树算法到根桥的最佳路径开销©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6225.2.1生成树算法到根桥的最佳路径开销-配置端口开销©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6235.2.1生成树算法到根桥的最佳路径开销-路径开销©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6245.2.1生成树算法到根桥的最佳路径开销–检验端口和路径开销©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6255.2.2STPBPDUBPDU字段©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6265.2.2STPBPDU广播域中的每台交换机最初都会将自己视为生成树实例中的根桥，因此其送出的BPDU帧中将自己的BID作为根ID。默认情况下，BPDU帧是在交换机启动后每2秒发送一次，也就是说BPDU帧中hello计时器的默认值是2秒。每台交换机都维护着有关其BID、根ID以及到根桥的路径开销的本地信息。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6275.2.2STPBPDU©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6285.2.2STPBPDU当邻接交换机收到BPDU帧时，它们会将BPDU帧内的根ID与本地根ID比较。如果BPDU中的根ID比本地根ID更小，交换机便更新本地根ID以及它送出的BPDU消息内的根ID。这些消息的作用是告诉网络新的根桥。此外，路径开销也会更新，以指出到根桥的距离。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6295.2.2STPBPDU©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6305.2.2STPBPDU交换机的根ID更新后，其送出的所有后续BPDU帧都会包含新的根ID以及更新后的路径开销。通过这种方式，所有其它邻接交换机就能始终看到最小的根ID。随着BPDU帧在其它邻接交换机之间传递，路径开销也不断更新，以指示到根桥的总路径开销。生成树中的每台交换机使用其路径开销来指示到根桥的最佳可能路径。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6315.2.2STPBPDU©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6325.2.3网桥ID网桥ID(BID)用于确定网络中的根桥。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6335.2.3网桥ID配置并检验BID©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6345.2.3网桥ID©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6355.2.4端口角色©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6365.2.4端口角色在生成树过程中，交换机端口会被自动配置为四种不同的端口角色。©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6375.2.4端口角色头脑风暴:让我们做个改动!©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6385.2.4端口角色128.1?128.2?©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6395.2.4端口角色why?©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6405.2.4端口角色©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6415.2.5STP端口状态和BPDU计时器©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITEIChapter6425.3STP收敛LAN交换及无线–第5章©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6435.3.1STP收敛©2006CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.CiscoPublicITE1Chapter6445