Cisco PT模拟实验(5) 交换机的生成树协议配置

实验目的: 

           理解生成树协议工作原理

           掌握快速生成树协议RSTP的基本配置方法

实验背景

           公司财务部和销售部的PC通过2台交换机实现通信,为提高网络可靠性,冗余链路是一个不错的思路,可防止因某条链路故障导致整个网络的中断,但冗余拓扑存在网络环路等一系列问题,为此需要在交换机上做适当配置。

技术原理

  • 生成树协议:监视二层交换式网络以找出所有可用的链路,并关闭冗余链路以确保不会出现环路。 首先利用生成树算法创建一个拓扑数据库,然后将网络的冗余备份链路从逻辑上断开,这样数据帧只能在生成树协议选定的最优链路上进行转发。

  • 协议版本:STP(生成树协议)、RSTP(快速生成树协议)、MSTP(多生成树协议)。

  • 生成树算法(STA):

    • 选举根桥,其拥有最小的桥ID(即RID),桥ID由桥优先级(Priority)和桥MAC地址共同决定

    • 计算到根桥的路径,由端口开销(Cost)、桥ID(BID=桥优先级+桥MAC地址)、端口ID(PID=端口优先级+端口号)确定最佳路径,开销取决于链路的带宽

    • 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)

  • 生成树端口有4种状态,而状态间转换需要花费一定时间,从阻塞到侦听需20从侦听到学习需15从学习到转发需15。大多数情况下,交换机的端口都处于阻塞或转发状态。

    • 阻塞(Block):只监听/接收BPDU报文

    • 侦听(Listening):只能接收或发送BPDU报文

    • 学习(Learning)能接收或发送BPDU报文,并形成MAC地址表,但不能转发数据帧

    • 转发(Forwarding)能接收或发送BPDU报文,并形成MAC地址表,同时发送和接收数据帧

  • STP会聚:交换机上所有端口都转换到转发或阻塞模式,默认需要50秒时间。在会聚完成之前交换机是无法转发数据,为此Cisco创建了生成树的拓展特性(会聚加速)以修补IEEE202.1d标准中的缺陷,包括PortFast、UplinkFast、BackboneFast特性。

  • 快速生成树协议(RSTP):为解决STP及其拓展特性的问题,由802.1d发展而成的802.1w标准,在网络结构发生变化时,能更快地收敛网络。当根端口或指定端口出现故障时,冗余端口可直接切换到替换或备份端口,从而实现RSTP协议小于1秒的快速收敛。

    • 端口状态:学习、转发、丢弃

    • 端口角色:在生成树协议的基础上增加了替换端口(Alternate Port)和备份端口(Backup Port)

实验设备:Switch_2960 2台;PC 4台;直通线;交叉线。

实验拓扑

Cisco PT模拟实验(5) 交换机的生成树协议配置_第1张图片

实验步骤:

        按拓扑图搭建网络,并为交换机提供冗余链路

        默认情况下STP是启用的。通过两台交换机之间传送网桥协议数据单元(BPDU)。选出交换机、根端口等,以便确定端口的转发状态。如图,标记为×××的端口处于堵塞状态

        配置快速生成树协议(RSTP)

        查看交换机生成树协议配置

               Switch#show spanning-tree summary

               Switch#show spanning-tree

        测试。当主链路处于down状态时,能够自动地切换到备份链路,保证数据的正常转发。

        注意:只有当2台交换机都配置RSTP后,再将交换机连接起来。如果先连线再配置会造成广播风暴,影响交换机的正常工作。


PC设置
192.168.1.2        //PC0
192.168.1.3        //PC1
192.168.1.4        //PC2
192.168.1.5        //PC3
//子网掩码和网关
255.255.255.0
192.168.1.1
Switch0和Switch1配置
Switch>en
Switch#show spanning-tree                  //査看交换机生成树运行状态
Switch#show spanning-tree summary          //査看生成树的配置信息
Switch#conf t
Switch(config)#inter f0/1
Switch(config-if)#switchport access vlan 2        //将该端口划分到VLAN 2
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#inter f0/2
Switch(config-if)#switchport access vlan 3        //将该端口划分到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      //指定生成树协议的类型为RSTP
Switch(config)#end
Switch#show spanning-tree                  //判断根交换机、端口角色、端口状态等
# 链路测试
PC0(命令提示符CMD下)
ping 192.168.1.4                  //链路通
Switch0
Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#inter f0/23        //关闭主链路上的端口
Switch(config-if)#shutdown
PC0(命令提示符CMD下)
ping 192.168.1.4                  //链路通
//备份链路标记由×××变为绿色,表明备份链路已启用



实验环境: Windows 7,Cisco PT 7.0

参考资料:CCNA学习指南(第7版)