RSTP实验配置

实验目的

  • 理解RSTP的应用场景
  • 掌握RSTP的基本配置
  • 掌握RSTP的边缘端口的应用
  • 理解RSTP备份端口

实验内容

  S3和S4是接入层交换机,负责用户的接入,S1和S2是汇聚层交换机,四台交换机组成一个环形网络。为了防止网络中出现环路,产生网络风暴,所有交换机上都需要运行生成树协议。同时为了加快网络收敛速度,网络管理员选择使用RSTP协议,且使得性能较好的S1为根交换机,S2为次根交换机,并配置边缘端口进一步优化公司网络。

实验拓扑

RSTP实验配置_第1张图片

实验步骤

1.配置主机IP和子网掩码,配置完成测试主机间的连通性。

PC>ping 10.1.1.2

Ping 10.1.1.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 10.1.1.2: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=62 ms
From 10.1.1.2: bytes=32 seq=2 ttl=128 time=63 ms

--- 10.1.1.2 ping statistics ---
  2 packet(s) transmitted
  2 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 62/62/63 ms

2.配置RSTP基本功能
在交换机S1、S2、S3和S4上,把生成树模式由默认的MSTP改为RSTP。由于华为交换机上默认即开启了MSTP,故只需修改生成树模式即可。

[S1]stp mo rstp
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[S2]stp mo rstp
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[S3]stp mo rstp
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[S4]stp mo rstp
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

配置汇聚层主交换机S1为根交换机,S2为备份根交换机

[S1]stp roo primary 

[S2]stp root secondary 

  通过下面的操作,观察S2上端口的状态变化。
  目前S2的G0/0/1是根端口,其他所有端口是指定端口。如果S2的根端口断掉了,S2会选择把其他到达根交换机的端口置成根端口。RSTP协议的收敛比较快,端口G0/0/2会快速协商成为新的根端口,协商期间端口是Discarding状态,协商结束后端口为Forwarding状态,这个过程所需要的时间非常短,这就是RSTP收敛快的一个表现。

模拟根端口断掉的过程,把S2的G0/0/1端口关闭,观察S2上其他端口的角色及状态的变化。

[Huawei]int g0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]shut
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis stp br
Dec 24 2019 14:41:53-08:00 Huawei %%01PHY/1/PHY(l)[7]:    GigabitEthernet0/0/1: 
change status to down
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    GigabitEthernet0/0/2        DESI  DISCARDING      NONE
可以观察到,端口G0/0/2的角色还是指定端口,但状态是Discarding。

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    GigabitEthernet0/0/2        ROOT  FORWARDING      NONE
再次观察,端口的角色为根端口,状态是Forwarding。

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]undo shutdown
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        ROOT  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/2        DESI  DISCARDING      NONE

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        ROOT  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/2        DESI  FORWARDING      NONE
恢复端口,观察到G0/0/2还是指定端口,状态是Discarding。再使用命令观察,G0/0/2会经历Discarding状态回到Forwarding状态。

  当拓扑发生变化时,RSTP使用P/A机制和根端口快速切换机制使端口状态立即从Discarding进入Forwarding状态,缩短了收敛的时间,减少了对网络通信的影响。

3.配置边缘端口
  生成树的计算主要发生在交换机互联的链路上,而连接PC的端口没有必要参与生成树计算,为了优化网络,降低生成树计算对终端设备的影响,配置连接PC的接口为边缘端口。
作为对比,在将S4上的E0/0/1配置为边缘端口之前,先把端口关闭再开启,观察端口状态的变化。

[Huawei-Ethernet0/0/1]di stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/3               ALTE  DISCARDING      NONE
[Huawei-Ethernet0/0/1]shut
[Huawei-Ethernet0/0/1]undo shut
[Huawei-Ethernet0/0/1]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  DISCARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/3               ALTE  DISCARDING      NONE
可以观察到初始状态为Discarding,15秒之后,接口将进入Learning状态。

[Huawei-Ethernet0/0/1]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  LEARNING        NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/3               ALTE  DISCARDING      NONE
保持在Learning状态15后,接口进入Forwarding状态。

[Huawei-Ethernet0/0/1]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/3               ALTE  DISCARDING      NONE

配置连接PC端口为边缘端口后,此时生成树计算工作依然进入,但端口进入转发状态无需等待30s。

[Huawei-Ethernet0/0/1]int e0/0/1
[Huawei-Ethernet0/0/1]stp edged-port enable
[Huawei-Ethernet0/0/1]shutdown
[Huawei-Ethernet0/0/1]undo shutdown
[Huawei-Ethernet0/0/1]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/3               ALTE  DISCARDING      NONE
配置边缘端口后,执行同样操作,观察端口状态变化。接口立刻进入Forwarding状态,没有30s的延迟。

在使用RSTP的环境中,可以在交换机上把连接PC、路由器和防火墙的端口都配置为边缘端口,边缘端口能降低终端设备访问网络需要等待的时间,明显提高网络的可用性。

4.查看备份端口状态

[S3]di stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/3               DESI  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/4               BACK  DISCARDING      NONE
可以观察到,S3的E0/0/3接口为指定端口,E0/0/4为备份端口。

[S3]int e0/0/3
[S3-Ethernet0/0/3]shut
[S3-Ethernet0/0/3]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/4               BACK  DISCARDING      NONE
   
[S3-Ethernet0/0/3]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/4               DESI  LEARNING        NONE

[S3-Ethernet0/0/3]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/4               DESI  FORWARDING      NONE
可以观察到,S3上的指定接口断掉后,E0/0/4接口角色发生变化,状态会由Discarding、Learning最终到Forwarding状态,指定接口现在是E0/0/4。

相似的过程,在S4上接口E0/0/2是根端口,E0/0/3是替代端口Discarding状态。

[S4]dis stp br
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1               DESI  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/3               ALTE  DISCARDING      NONE

[S4]int e0/0/2
[S4-Ethernet0/0/2]shutdown 
[S4-Ethernet0/0/2]dis stp brief 
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
0    Ethernet0/0/1               DESI  FORWARDING      NONE
0    Ethernet0/0/3               ROOT  FORWARDING      NONE
把S4上的根端口E0/0/2关闭掉,E0/0/3替代端口立即成为根端口。

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