网络之路26:STP生成树协议

a94ae75b4b9ec3a8d1ac9dac2a5a692f.gif

正文共:2222 字 19 图,预估阅读时间:3 分钟

9d4a794c6db3d08c26429eefebf2873d.png

目录

c75b4193f4de96c6b7b1d470ec8c6eb6.png

网络之路第一章:Windows系统中的网络

0、序言
1、Windows系统中的网络
 1.1、桌面中的网卡
 1.2、命令行中的网卡
 1.3、路由表
 1.4、家用路由器

网络之路第二章:认识企业设备

2、认识企业设备
 2.1、MSR810-W外观
 2.2、登录MSR810-W管理页面
 2.3、快速设置上网
 2.4、WLAN配置
 2.5、LTE模块配置
 2.6、MSR810-W高级设置

网络之路第三章:认识设备命令行

3、认识设备命令行
 3.1、通过Console接口登录设备
 3.2、远程登录设备
 3.3、Comware系统的基本命令
 3.4、MSR810-W配置解读
 3.5、MSR810-W初始化配置

网络之路第四章(上):认识网络模拟器

4、认识网络模拟器
 4.1、HCL华三云实验室
 4.2、eNSP企业网络模拟平台
 4.3、Cisco Packet Tracer
 4.4、EVE-NG
  4.4.1、从OVF导入部署到ESXi
  4.4.2、使用ISO安装到WorkStation
  4.4.3、EVE-NG导入iol镜像
  4.4.4、EVE-NG导入qemu镜像

网络之路第四章(下):认识虚拟化

4.5、虚拟化环境VMware ESXi
  4.5.1、定制ESXi 6.7安装镜像
  4.5.2、部署ESXi 6.7
  4.5.3、ESXi 6.7升级ESXi 7.0
  4.5.4、vCenter纳管ESXi主机
 4.6、虚拟化环境CAS
  4.6.1、部署CVM管理节点
  4.6.2、部署CVK计算节点
  4.6.3、CVM纳管CVK节点
 4.7、网络功能虚拟化NFV
  4.7.1、部署NFV
  4.7.2、配置NFV网络
  4.7.3、NFV设备初始配置

网络之路第五章:基础网络实验

5、基础网络实验
 5.1、简单网络环境搭建与测试
 5.2、网络设备基本连接与调试
 5.3、ARP协议
 5.4、DHCP报文交互过程
 5.5、DHCP基础实验
 5.6、DHCP进阶实验
 5.7、VLAN基础实验
 5.8、VLAN进阶实验

48a65334b82857b459c66c7d19fa66fa.png

6、以太网交换基础实验

0cf436b961b2af3df8909dee39a4cb07.png

学习过了基础的网络实验配置,我们应该对网络实验有了简单的了解。接下来,我们继续学习交换机相关的二层技术配置,在H3C认证课程中,该系列课程为构建高性能园区网络,我们先介绍其中比较简单的部分。

2ad51753f8c898ac15729e401833d4c8.png

6.1、生成树协议

前面介绍VLAN的时候网络之路24:VLAN基础实验,我们提过,如果在实际网络环境中,因为接线不当等原因,可能会出现网络环路的情况。

网络之路26:STP生成树协议_第1张图片

大概像上图这样,多台设备首尾相连,此时广播报文就会在几台设备之间不断传播,在传播的同时又在生成新的报文。在这种网络中,过不了多久,网络里的流量就达到设备的性能瓶颈了,出现性能显著下降,甚至网络不可用等问题,影响正常业务报文的转发;这种情况,我们一般称之为“广播风暴”

我们一般将交换机分为傻瓜交换机(二层交换机)和可管理交换机(三层交换机),可管理交换机大部分都可以支持STP(Spanning Tree Protocol,生成树协议),生成树协议是一种二层管理协议,它通过选择性地阻塞网络中的冗余链路来消除二层环路,同时还具备链路备份的功能。

然后我们使用HCL构造一个下图这样的网络拓扑网络之路11:认识网络设备模拟器HCL

网络之路26:STP生成树协议_第2张图片

在不区分VLAN的情况下,要从PC4访问到PC6,可能的路径有以下3条:

1、PC4→SW1→GE0/1→SW2→PC6

2、PC4→SW1→GE0/4→SW2→PC6

3、PC4→SW1→GE0/2→SW3→SW2→PC6

同时我们也能明显的看到,图里面存在环路,此时STP就派上用场了。在H3C的交换机设备上,默认是全局开启了STP的,我们可以通过命令进行查看。

网络之路26:STP生成树协议_第3张图片

STP采用的协议报文是BPDU(Bridge Protocol Data Unit,桥协议数据单元),也称为配置消息,STP通过在设备之间传递BPDU来确定网络的拓扑结构,同时确定端口的角色和状态。STP的端口状态有3种,主要状态为Forwarding(该状态下的端口可以接收和发送BPDU,也转发用户流量)和Discarding(该状态下的端口可以接收和发送BPDU,但不转发用户流量),还有一种过渡状态Learning,该状态下的端口可以接收和发送BPDU,但不转发用户流量。

我们看一下SW2的端口角色和状态。

网络之路26:STP生成树协议_第4张图片

再看一下SW3的端口角色和状态。

96576e4622f534a689a2f7e3cf9a66d1.png

那么此时的链路状态如下所示:

网络之路26:STP生成树协议_第5张图片

一共4条链路,SW2和SW3的互联线路不转发数据,SW1和SW2的其中一条互联线路不转发数据,虽然接口的物理状态还是UP的,但现在逻辑上已经不存在环路了。

网络之路26:STP生成树协议_第6张图片

然后我们看一下SW2上出现的3种端口角色:

1、GE1/0/1为根端口(Root Port),对应Role为ROOT,是指非根桥设备上离根桥最近的端口,用于在非根桥上负责向根桥方向转发数据。那什么是根桥呢?STP认为树形的网络结构必须有树根,于是便引入了根桥的概念,根桥会根据网络拓扑的变化实时选举改变,但是一个STP中有且只有一个根桥,其他设备则称为叶子结点。以此拓扑为例,非根桥设备SW2和SW3上有且只有一个根端口,而根桥设备SW1上没有根端口。

2、GE1/0/2为指定端口(Designated Port),对应Role为DESI,与根端口相反,指定端口负责向下游网段或设备转发数据的端口。

3、GE1/0/4为替换端口(Alternate Port),对应Role为ALTE,是根端口(STP)和主端口(MST)的备份端口。当根端口或主端口被阻塞后,替换端口将成为新的根端口或主端口。

通过命令,我们可以查看生成树端口角色计算的历史信息。

网络之路26:STP生成树协议_第7张图片

我们可以看到接口GE1/0/1的变化过程为DISA→DESI→ROOT,而GE1/0/4的变化过程为DISA→DESI→ALTE,这就说明了根桥的选举过程。

在网络初始化过程中,所有设备都视自己为根桥,生成各自的配置BPDU并周期性地向外发送,BPDU的关键信息包括根桥ID、根路径开销、指定桥ID、指定端口ID等等,通过前面的计算历史我们可以看出,这些ID基本上都由端口的优先级和MAC地址组成。缺省情况下,设备的优先级都是32768,端口的优先级都是128,所以根桥一般都是由MAC地址确定的。只要设备的生产符合规则,没有任何两台设备的MAC地址是一样的,所以MAC地址小的设备发送的BPDU优先级就会更高,在选举的第一步就会直接选举成为根桥,也就不会进入到根路径开销等选举过程。当网络拓扑稳定以后,只有根桥设备才会向外发送配置BPDU,其他设备则对其进行转发。

网络之路26:STP生成树协议_第8张图片

以SW1为例,它的根桥ID就是32768.acb6-e75e-0100,因为它是第一台创建的设备,正常来讲它的MAC地址就是最小的。同时我们可以看到BPDU的发送周期Hello Time为2秒,那我们接下来就可以测一下STP的链路备份功能了。

现在计算PC4到PC6的路径为PC4→SW1→GE0/1→SW2→PC6,那么我们在PC4上发起长ping,然后DOWN掉SW1的GE1/0/1接口,看看报文的中断情况。

网络之路26:STP生成树协议_第9张图片

一个报文都没丢,我们看一下SW2的状态变化。

网络之路26:STP生成树协议_第10张图片

从日志来看,整个切换过程一共只有5 MS。

网络之路26:STP生成树协议_第11张图片

从生成树端口角色计算的历史信息来看,接口GE1/0/1的状态DOWN掉之后,接口GE1/0/4马上切换为ROOT根端口,负责向根桥SW1方向转发数据,使得业务中断未引起明显的业务感知。

此时,网络中还存在一条冗余链路呢。

网络之路26:STP生成树协议_第12张图片

我们查看SW3的端口状态,此时GE1/0/1仍然是替换端口,PC4到PC6的路径为PC4→SW1→GE0/4→SW2→PC6。

d33c9bae021cff6ceb9a788d10067e0c.png

那么我们在PC4上发起长ping,然后DOWN掉SW2的GE1/0/4接口,看看报文的中断情况。

网络之路26:STP生成树协议_第13张图片

一个报文都没丢,我们看一下SW2的状态变化。

网络之路26:STP生成树协议_第14张图片

看一下SW3的端口角色计算历史信息,SW2的接口的状态变化之后,SW3的接口GE1/0/1马上切换为DESI指定端口,负责向下游设备SW2转发数据的端口转发数据,使得业务中断未引起明显的业务感知。

网络之路26:STP生成树协议_第15张图片

通过两次测试,均没有丢包,也没有引起明显的时延跳变,说明STP的收敛速度确实很快。然后我们把两个接口都恢复,再看看生成树的状态会变成什么样。

网络之路26:STP生成树协议_第16张图片

状态也是很快就切换了,没有丢包也没有引起明显的时延跳变,SW2的端口角色和状态与之前完全一致。

网络之路26:STP生成树协议_第17张图片

SW3的端口角色和状态也与之前完全一致。只是收敛速度太快,都看不到LEARNING的状态,而且日志也没有记录,只有TC的报文,谁能给个显示状态变化日志的方法?

77caa550a5861196a6d3b406469f1510.gif

长按二维码
关注我们吧

网络之路26:STP生成树协议_第18张图片

5cba5dfa42490ef50c1bde84dfbd1d3f.png

软考网络规划师复习第一章:Windows系统中的网络

软考网络规划师复习第二章:认识企业设备

软考网络规划师复习第三章:认识设备命令行

软考网络规划师复习第四章:认识网络模拟器

软考网络规划师复习第五章:认识虚拟化

软考网络规划师复习第六章:基础网络实验

IPv6的风景路由

简单了解一下FortiFirewall、FortiGate和FortiOS的试用授权情况

不用猜了,FortiGate和FortiOS都是永久授权,而FortiFirewall没有试用授权

不需要授权的FortiOS和FortiGate有什么差异?

FortiOS和FortiGate除了在功能上的细微差异,性能差别大吗?

飞塔FortiGate的IPsec VPN应该怎么配?

H3C iMC智能管理中心平台PLAT(7.2_E0403)部署实验

H3C iMC智能管理中心平台PLAT部署EIA/UAM/TAM组件

MSR810使用iMC做认证服务器配置Portal认证

PVE8.0-2安装使用快速指导

借PVE8.0的Debian 12系统配置一下NFS服务器

不想用了PVE了怎么办?那就迁移到VMware呗!

如何手工获取并更新ESXi中macOS的VMware Tools版本

神奇的H3C设备自动配置功能,不用按Ctrl-D/C了

你可能感兴趣的:(网络)