思科交换机Portfast和Uplinkfast配置实验

以下内容摘自笔者编著的《网管员必读——网络测试、监控和实验》一书。

 

9.3.6 思科交换机Portfast和Uplinkfast配置

本实验的步骤很简单，只是通过反复的ping测试来验证在思科交换机上启用Portfast（端口快速）和UplinkFast（上行快速）技术前后的不同的链路状态，以达到加深对这两种技术用途的理解。本实验所用网络拓扑结构如图9-85所示。

图 9-85  本实验所用网络拓扑结构

1. Portfast和UplinkFast技术简介

Portfast（端口快速）和UplinkFast（上行快速）是两个极其类似的技术，都是可以使端口从阻塞状态迅速恢复到转发状态，以达到快速收敛的目的。但Portfast技术可应用于所有阻塞端口，而UplinkFast只能应用于接入层交换机的阻塞上行端口（也就是用于级联的端口，但不一定是专门的Uplink端口）。

缺省情况下，假定交换机的所有端口都将与交换机或者网桥连接，所以所有端口都运行STP算法，即如果网络发生了变化，在端口发送数据之前要等待50s，即20s的由Blocking（阻塞）状态转为Listening（侦听）状态，加上15的Listening过程，再加上15s的由Learning（学习）状态转变为Forwarding（转发）状态。而事实上许多端口会直接连接工作站或者服务器。采用PortFast和UplinkFast技术可以让这些端口节省Listening和Learning状态的时间，立即由Blocking进入Forwarding状态。切换时间可以在2s～4s之间。

PortFas和UplinkFast技术都是针对在启用STP技术后出现的一些问题（如收敛速度慢）的解决方案。它们所要解决的就是由于在端口中启用STP技术后，网络结构发生变化时，需要等待一定的链路侦测、学习时间，而这个时间可能导致网络不通，网络服务器工作不正常。有了PortFast和UplinkFast技术后，这些端口就可以快速地进入数据转发状态，不用等待，确保了网络的正常通信。

【注意】PortFast仅适用于阻塞状态端口，让阻塞端口在网络环境变化的情况下直接进入Forwarding状态。而该端口仍然运行STP协议，所以如果检测到环路，端口仍将由Forwarding状态变成Blocking状态。而UplinkFast技术只适用于交换机中呈阻塞状态的上行级联端口，而且在而且该交换机上必须启动了UplinkFast功能，至少有一个上行级联端口处于Blocking的端口（即有冗余链路），链路失效也必须发生在Root Port上。交换机启动了UplinkFast后，由于提高了交换机上所有端口的路径开销，所以不适合作为根桥。

2. 实验步骤

（1）按8.1.2节的方法把Boson Lab Nagivator(Boson实验导航器)中“BCMSN”实验项中的的“Lab 5- Portfast and Uplinkfast”实验包装载到“Boson NetSim for CCNP 7”主程序中。并且让实验包自动加载所有初始配置。

（2）首先在P1PC1上测试一下与P1ASW1交换机VLAN11接口（IP地址为172.16.11.10）之间的网络是否通畅，通过前面几节的配置，结果肯定是成功的，如图9-86所示（注意，实验包的提示符有问题，应该为“c>”的，下同，不再赘述）。

C:>ping 172.16.11.10

图 9-86 在 P1PC1 上 ping P1ASW1 的结果显示

（3）在P1ASW1上执行以下操作，关闭与P1PC1连接的fa0/5端口，5秒后再激活它。此时立即再从P1PC1上ping P1ASW1，结果是不通的，如图9-87所示。因为P1ASW1交换机上运行的STP在在关闭了fa0/5端口，再重新激活这个端口时，需要重新计算链路，需要50秒时间。

P1ASW1(config)#int fa0/5

P1ASW1(config-if)#shut

P1ASW1(config-if)#no shut

C:>ping 172.16.11.10

再等上40秒左右，再从P1PC1上ping P1ASW1，结果又是通的，参见图9-86。因为此时STP已完成所需的所有过程，找到了新的链路。

图 9-87 重新关闭、启动 fa0/5 端口在 P1PC1 上 ping P1ASW1 VLAN11 端口的结果显示

（4）执行以下操作，在P1ASW1交换机的fa0/5端口上启用PortFast。再次在关闭该端口后再立即激活它，然后立即从P1PC1上ping P1ASW1，结果是通的，参见图9-85。此时发现已不再需要等待即么久时间了。

P1ASW1(config)#int fa0/5

P1ASW1(config-if)#spanning-tree portfast

P1ASW1(config-if)#shut

P1ASW1(config-if)#no shut

C:>ping 172.16.11.10

（5）执行以下操作，在P1DSW1上创建一个vlan_id为11的VLAN，并创建一个VLAN11端口，分配IP地址为172.16.11.100，子网掩码为255.255.0.0。然后激活它。

P1DSW1(config)#vlan 11

P1DSW1(config)#int Vlan11

P1DSW1(config-if)#ip add 172.16.11.100 255.255.255.0

P1DSW1(config-if)#no shut

（6）在P1DSW1交换机上，把连接P1ASW1的两个端口（fa0/1和fa0/2）加入到VLAN 11中，并启用trunk。

P1DSW1(config)#int fa0/1

P1DSW1(config-if)#switchport mode trunk

P1DSW1(config-if)#switchport access vlan 11

P1DSW1(config)#int fa0/2

P1DSW1(config-if)#switchport mode trunk

P1DSW1(config-if)#switchport access vlan 11

（7）执行以下操作，在P1ASW1上显示VLAN 11的STP配置信息，结果显示如图9-88所示。从中可以看出，除了初始配置中fa0/5加入到了VLAN 11中外，通过trunk技术，在与相边的P1DSW1上把fa0/1和fa0/2加入到VLAN 11后，P1ASW1交换机上的对应端口也加入到了VLAN 11中。

show spanning-tree vlan 11

（8）在P1PC1上执行以下操作，测试到P1DSW1交换机的VLAN11接口（IP地址为172.16.11.100）之间的网络连接，结果是通的，如图9-89所示。

图 9-878  在 P1DSW1 上启用 trunk 后，在 P1ASW1 上显示的 VLAN 11 配置信息

图 9-889  在 P1PC1 上 ping P1DSW1 交换机 VLAN11 接口的结果显示

（9）执行以下操作，在P1ASW1中把连接到P1DSW1交换机的fa0/1端口（P1ASW1与P1DSW1采取了冗余连接，除了fa01/端口外，还有一条fa0/2之间的连接）设为阻塞状态。在STP协议重新计算的过程中，立即从P1PC1上ping P1DSW1，结果不是通的。等一段时间再ping，看需要等待多少时间才能ping通，从这里可以看出交换机的STP协议收敛时间了。

P1ASW1(config)#int fa0/1

P1ASW1(config-if)#shut

C:>ping 172.16.11.100

（10）重新打开上一步关闭的fa0/1端口，并在其上启用uplinkfast技术，再从从P1PC1上ping P1DSW1交换机，此时结果是通的。

P1ASW1(config)#int fa0/1

P1ASW1(config-if)#no shutn

P1ASW1(config)#spanning-tree uplinkfast

C:>ping 172.16.11.100

（11）执行以下操作，再次把P1ASW1中把连接到P1DSW1交换机的fa0/1端口设为阻塞状态。同样，再次立即从P1PC1上ping P1DSW1，结果不是通的。从中可以以到启用uplinkfast技术后，STP收敛的时间大为缩短。

P1ASW1(config)#int fa0/1

P1ASW1(config-if)shut

C:>ping 172.16.11.100

总结：通过本实验我们学习了如何在端口上启用portfast和uplinkfast技术，并从中学习到这两种技术的用途所在。本实验所用命令如表9-7所示。

表 9-7   本实验所用主要命令列表

命令	描述
show spanning-tree vlan vlan_id	查看指定 VLAN 中是否在运行 STP 协议 s
Spanning-tree vlan vlan_id priority priority	设置根桥的选举优先级
Spanning-tree vlan vlan_id {root {primary | secondary} | {priority priority }	强制交换机成为某 STP 实例的根桥
Spanning-tree portfast	在端口上启用 portfast 技术
Spanning-tree uplinkfast	在级联端口上启用 uplinkfast 技术