企业网络高级技术（ 1-5章 ）

第一章 :VLAN

生成 VLAN

Switch>:enable

Switch#:configure terminal(con t)

Switch(config):VLAN 2 name zxy

Switch(config):end

Switch#:show vlan( 查看交换机上所有的 VLAN)

       Show vlan id 2 （单独查看 2 号 VLAN ）

       Show vlan name zxy （单独查看名字是 ZXY 的 VLAN ）

Switch#:copy running-config startup config （保存配置）

       Wr （保存配置，一般用这个）

 

删除 VLAN

Switch(config):no vlan 2

Switch#:show vlan brief( 查看 VLAN 的摘要信息 )

Switch#:wr

 

在 VLAN 中添加端口

Switch(config):interface f0/1

Switch(config-if):switchport mode access( 把端口 1 配置成非中继模式 )

Switch(config-if):switchport access vlan 2( 把端口 1 分配给 VLAN2)

Switch(config-if):end

Switch#:show running-config interface f0/1( 验证 f0/1 端口的 VLAN)

Switch#:show interface f0/1 switch port( 验证端口的管理模式和 VLAN 情况 )

Switch#:wr

 

Switch(config):default interface interface-id( 恢复端口的默认配置 )

   

 

第二章 :TRUNK AND 以太通道

1. 在交换机环境中有两种链路 , 接入链路和中继链路 .

IEEE 802.1Q 支持连接不同厂商设备的中继链路上传送多个 VLAN 的业界标准协议

ISL(inter switch link) 支持大多数 cisco 设备之间传送多个 VLAN

 

ISL 封装 : 交换机是在中继链路上传送 VLAN 时才在帧头放置一个唯一标识 VLAN 的 ID 标识号的

 

IEEE802.1Q 的正式名称是虚拟桥接局域网标准 , 是对数据进行修改 , 中继设备将插入 4 字节的标记 , 并重新计算帧的校验序列 .

 

提示 : 原始以太网帧不能超过 1518 个字节 , 如果一个最大长度的帧是通过 802.1Q 来标记的 , 那么这个帧变成 1522 个字节 , 这种帧被称为小巨帧 , 尽管交换机可能将该帧记录为一个以太网错误 , 介交换机仍能成功的处理这种帧 .

 

ISL: 当数据经过一条中继链路 , 发送到交换机或路由器时 ,ISL 给该帧增加一个 26 字节的帧头和一个 4 字节的帧尾 . 帧尾包含了一个循环冗余校验码 (CRC) 用来确保新封装的帧数据的完整性

ISL 对以太网进行封装最小是 94 字节 , 最大 1548 字节

 

IEEE802.1Q 和 ISL 异同

相同 : 把帧标记上 VLAN 的信息

不同 : 标记的机制不同 ,IEEE802.1Q 是内部标记 , 是以标准以太网帧的形式出现 , 所

以可以同时工作在接入和中继链路 .

     ISL 是外部标记违反了 1518 字节最大传输单元大小的普通以太网惯例 , 只有 cisco 设备上才能读取 ISL 标准 .

 

2.Trunk 几种模式和协商

快速以太网和吉比特以太网中继配置模式

开启 (ON)― 将端口设置永久中继模式 , 不允许对封装类型进行协商 , 必须在配置

中明确定义封装格式 .

关闭 (OFF)― 将端口设置永久非中继模式 , 并协商链路转变为非中继链路 .

企望 (desirable)― 主动协商 , 让端口主动试图转变为中继端口 .

自动 (auto)― 被协商

协商使用 DTP 协议

 

Switch(config-if):switchport mode access

设为永久非中继模式 , 并协商将链路转为非中继链路

Switch(config-if):switchport mode dynamic desirable

主动尝试将链路转换为中继链路 , 如邻端口是 :trunk/desirable/auto 则会协商成功成为中继链路

Switch(config-if):switchport mode dynamic auto

允许端口转为中继链路 , 但不主动发送协商

Switch(config-if):switchport mode trunk(ON)

设为永久中继模式

Switch(config-if):switchport mode nonegotiate

设为永久中继模式 , 但禁止产生 DTP, 要建立中继链路必须手工将邻端口配置为中继端口 , 邻端口只能是 ON 状态 .

 

在交换机上配置 Trunk

Switch#:conf t

Switch(config):int f0/1

Switch(config-if):switchport mode trunk ( 将端口 1 设为永久中继模式 )

              Switchport mode dynamic desirable( 将端口 1 设为企望模式 )

              Switchport mode dynamic auto( 将端口 1 设为自动模式 )

Switch#:show int f0/1 switchport()

   Name:f0/1

   Switchport:Enabled( 交换机端口是激活的 )

   Operational mode:trunk( 目前端口的工作模式是中继模式 )

   Operational trunk encapsulation:dotlg( 目前中继封装的是 IEEE802.1Q)

   Netotiation of trunking:on( 中继的协商模式目前是开启的 )

 

从 Trunk 添加、删除 VLAN

Switchport trunk allowed vlan remove vlan-list

添加： switch(config-if):switchport trunk allowed vlan add 2( 在 Trunk 端口中添加 VLAN 2)

删除： switch(config-if):swithport trunk allowed vlan remove 2 ( 在 Trunk 端口中删除 VLAN 2)

Switch#:show int f0/1 switchport

       Trunking vlans enabled:1,3-1005( 已经没有 VLAN 2 了 )

 

停止中继：

Switch(config-if):no switchport mode 或 switchport mode access

 

 

以太通道（ ethernet channel ）

快速以及通道（ fast ethernet channel FEC ）

千兆以太通道（ GEC ）

端口聚集协议（ PAGP ）思科专有

 

例 1 ：某个通道上的通信到达单一 MAC 地址，使用源地址、 IP 地址或第 4 层端口号作为帧分配基础，可能会比以 MAC 地址为基础进行帧分配要好。

 

例 2 ：一个以太网通道将 Catalyst 2950 连接到路由器。此交换机还连接了四台工作站。由于交换机将路由器做为一个 MAC 地址，因此在交换机以太通道上基于源的转发，能保证交换机利用到路由器的所有可用带宽。路由器上配置了基于目的的转发，国为数量众多的工作站保证通信在路由器的以太通道上是均匀分布的。

 

PagP 要求所有端口都属于同一个 VLAN ，或配置为中继端口。当集束已经存在，而修改某个端口的 VLAN 时，集束中所有端口都将被修改，和那个 VLAN 相匹配。 PAGP 不对那些不同速率或不同端口双工模式运行的端口进行组合，如果集束已经存在，改变某个端口的速率或双工模式，那么 PAGP 将为集束中的所有端口改变端口速率和双工模式。

 

On （开） ― 端口总被绑成一个以太通道，没有协商发生。

Off （关） -- 从来不捆绑成一个以太通道。

Auto （自动） -- （默认）当远端以太网通道开始协商时，交换机端口才发送 PAGP

分组去协商以太通道

Desirable （企望） -- 交换机主动发送 PAGP 分组。

 

LACP 链路聚集控制协议 IEEE802.3ad 支持 cisco 和其它交换之间的以太通道 .

On― 此模式会强迫端口加入以太通道而不使用 LACP, 在 ON 模式下要使用以太

通道可用 , 相连的两个端口组必须同时处于 ON 模式 .

off― 禁止端口加入以太通道 .

passive― 类似 PAGP 的 auto 模式 , 端口置于被动协商状态 , 会接收 LACP 数据包 ,

但不主动发起 LACP 协商 , 也是缺省模式 .

active― 类似 PAGP 的 desirable 模式 , 将端口置于主动协商状态 .

 

以太通道配置的指导原则

1、 必须是 2 、 4 、 8 个端口捆绑在一起形成以太通道，最多 8 个。

2、 捆绑这些端口在交换机模块上必须是连续的。

3、 参与捆绑的端口必须属于同一个 VLAN 中，中继模式要求所有参加捆绑的端口都在中继模式下。

4、 如果端口配置是中继模式，那么，应该在链路两端将通道中的所有端口配置成相同的中继模式。

5、 所有参与捆绑的端口的物理参数设置必须相同。

 

提示：配置以太通道后，将通道内的任何一个端口配置为中继，都会使通道内所有的端口也成为中继端口。

 

Switch (config):int range f0/1-2

Switch(config-if):channel-group 1( 以太通道组编号 ) mode on

Switch#:show etherchannel 1 summary( 查看以太通道摘要信息 )

      或： show int

 

提示：在为一组端口打开通道之前，要检查是否满足建立通道的所有条件，如不满足，端口将自动关闭，相应链路将无法使用，如果不能确定是否满足条件，可以先将链路从配置中删除，将链路组成通道，然后重新配置。

 

以太通道链路实现负载均衡

 Port-channel load-balance{dst-mac | src-mac}(dst-mac 基于目的 MAC src-mac 基于源 MAC)

对配置进行检查

Show etherchannel load-balance

 

查看 PAGP 状态信息

 Show pagp [channel group-number]counnters

例： switch#show pagp 1 counters

 

在 Ethernetchannel 配置 Trunk

例：把 F0/1 和 F0/2 捆绑成以太通道，并配置 Trunk

Switch(config)#:int range f0/1-2

Switch(config-if)#:channel-group 1mode on

Switch(config-if)#:switchport mode trunk

 

 

第三章 :VTP

VTP:VLAN 中继协议（ Vlan Trunking Protocol ） cisco 专用协议

优点：

1、  保持配置的一致性

2、  提供不同介质类型，如： ATM 、 FDDI 和以太网配置虚拟局域网的方法

3、  提供跟踪和监视虚拟局域网的方法

4、  提供检测加到另一个交换机上的虚拟局域网的方法

5、  提供从一个交换机在整个管理域中增加虚拟局域网的方法

 

VTP 概述和工作原理

VTP 是一种消息协议，使用第二层的帧，管理网络中 VLAN 1 至 1055 。

1、 必须建立一个 VTP 管理域（一个交换机只能参加一个 VTP 管理域，不同域中交换机不共享 VTP 信息）。

2、 交换机交换下列信息

（1）    管理域域名

（2）    配置的修定号

（3）    已知虚拟局域网的配置信息

 

VTP 运行的特点

1、 VTP 通过发送到特定的 MAC （地址 01-00 -0c -cc-cc-cc 的组播） VTP 消息进行工作。

2、 VTP 通告只通过中继端口传递。

3、 VTP 消息是通过 VLAN 1 传送（这就是不能将 VLAN 从中继链路中去除的原因。但是有一种限制 VLAN 1 的方法，这种功能称为“在中继链路上停用 VLAN 1 ” ，catalyst 4000\5000\6000 系列的交换机支持此功能，这样就可以像对待其他 VLAN 一样，也将 VLAN 1 从中继链路上修剪掉，但修剪不包括所有将在此 VLAN 上传递的控制协议数据，这些数据仍会被传送，然而，这会阻断所有用户数据，使用此项功能，可以避免将 VLAN 扩展到整个企业网。这样， STP 环路就限制在 VLAN1 的范围内，例如，如果端口 2/1 是中继端口，可以用 clear trunk 2\1 来完成在中继链路上停用 VLAN 1 ）。

4、 在经过 DTP 自动协商，启动了中继后， VTP 信息就可以沿着中继链路传送。

5、 VTP 域内定期在每个中继端口发送通告到保留的 VTP 组播地址。

 

Catalyst 交换机缺省情况处于 VTP 服务器模式

 

VTP 透明模式：

可以创建和修改 VLAN ，但只影响到自己，变更不会影响到其它交换机。

用途：对网络变更做测试用，例如：更改网络中的 VLAN 配置，增加、删除VLAN等，会把一台交换机设置为透明模式，如对VLAN所做的修改满意、正确，就把透明模式的交换机改成服务器或客户商，如所做的修改不满意、错误，想回到修改以前状态，就不用再一个个改回原来的配置，把其它交换机的修订号改低，然后把透明模式的交换机改成服务器，向外发送VTP报文，其它交换机就学到了，就回到修改前的状态。

 

VTP 修订编号：

32 位的数字，从 0 开始到 4294967295 ，然后循环归 0 ，如需将编号置为 0 ，只需要禁用中继，或改变 VTP 域的名称，再启用中继，或再把名称改回来（在工作中，如需在一局域网内添加交换机，注意先要把编号清零，或让交换机回到出厂设置）。示配置管理域的交换机在中继上收到 VTP 通告，它就会继承管理域的名称和 VTP 配置修改版本号，而对于已配置了或自己学到了管理域的交换机，如通告中的管理域名称与前名称不同或者配置修改号小，就忽略该通告。

 

VTP 域要求

1、 相同的 VTP 域名

2、 Catalyst 交换机必须是相邻的

3、 所有 catalyst 交换机之间必须启用中继

 

VTP 运行模式

1、 服务器模式（ server 缺省）

2、 客户机模式 (client 不能直接配置 VLAN)

3、 透明模式（ transparent  不参加 VTP ，但转发 VTP 通告）

 

VTP 两种通告类型

1、 客户机的请求，客户机启动时发送的，用以获取信息

2、 服务器响应

 

VTP 三种类型的消息

1、 来自客户机的通告请求

2、 汇总通告 ― 在 VLAN 1 中，每隔 300 秒进行一次，当拓扑发生改变时，也会发出该通告。

3、 子集通告 ― 包括与 VLAN 有关的详细信息

交换过程是由服务器先发汇总通告，客户机收到汇总通告，对比自己的 VLAN 配置版本号，汇总通告如有大于自己的版本号，则向服务器发送通告请求，版本号从大于的开始，服务器响应发送的子集通告。

 

将修订号初始化为 0 的方法

1、 将交换机的 VTP 模式更改为透明模式，然后再改为服务器模式

2、 将交换机 VTP 域名更改一次，再改回原来的域名

3、 使用 clear config all 命令清除交换机的配置和 VTP 信息，再次启动交换机电源后，交换机将以一个并不存在的域名和修订为零启动，该命令清除交换机所有配置数据。

 

交换机只有在拓扑发生变化或者响应通告请求，才发送子网通告。

 

配置 VTP 域

Switch(config)#:VTP domain zxy( 配置域名为 ZXY 的 VTP 域 )

Switch(config)#:VTP mode server(client/transparent) （配置 VTP 模式）

Switch(config)#VTP password 1234 （配置 VTP 域口令为 1234 ）

Switch(config)#:end

Switch#:show vtp status （查看 VTP 配置情况）

 

Switch(config)#:no VTP password( 删除 VTP 域口令 )

 

VTP 修剪（ VTP pruning ）

在 cisco 的交换机上， VTP pruning 功能默认是关的， VTP 有两种版本（版本 1 和版本 2 ），交换机必须配置相同的 VTP 版本，如想使用版本 2 ，那么就在是 server 模式的交换机上配置 VTP 版本 2 就可以了。

 

Switch(config)#:vtp version 2

Switch(config)#:show vtp status

 

配置 VTP 要考虑的基本任务

1、 确定在网络中运行的 VTP 版本

2、 决定交换机是成为已有管理域的成员，还是另外为其创立一个新的管理域，如果要加入到已有管理域中，则确定它的名称和口令。

3、 为交换机选择一个 VTP 的工作模式

4、 是否要启用 VTP  pruning 功能

 

创立 VTP 域和配置模式

Switch(config)#:vtp domain zxy

Switch(config)#:vtp mode server(client\transparent)

Switch(config)#:vtp password 1234

Switch#:show vtp status

   VTP version: 2( 表示支持两个版本 )

   Configuration revision:0( 表示修订号为 0)

   Maximum VLANS supported locally:68( 表示支持 68 个 VLAN)

   Number of existing VLANS:8( 表示现在有 8 个 VLAN)

   Vtp operating mode:server

   Vtp domain name :zxy

   Vtp pruning mode:disabled( 表示 VTP pruning 功能没有启用 )

   Vtp V2 mode:enabled( 表示当前运行的是版本 2)

   Vtp traps generation:disabled( 表示版本 1 没有运行 )

   MD5 digest:0x06 0xae ……………… .( 表示有密码 )

 

VTP 域内的安全、修剪、版本的配置

VTP 修剪可以修剪 VLAN 2 到 VLAN 1001

Switch(config-if)#:vtp pruning

Switch(config-if)#:switchport trunk pruning vlan remove 2-4,6,8

表示某个端口将 VLAN 2-4 ， 6 ， 8 从 VTP 修剪中去除

 

针对端口关闭 VTP pruning

例：先去看一下中继端口 F0/3 上 VLAN 的 VTP pruning 特性

Switch#:show int f0/3 switchport

在显示第 11 行： trunk vlans active:1-4,6,7,200( 说明了中继上可传输那些 VLAN)

      第 12 行： pruning VLANS Enabled:2-1001( 说明在该端口上启用了 VTP pruning 功能的 VLAN 列表 )

 

现在关闭某些 VLAN 的 pruning 功能

Switch(config)#:int f0/3

Switch(config-if)#:switchport trunk pruning vlan remove 2,3,7( 在 F0/3Trunk 端口关

闭了 VLAN 2 ， 3 ， 7 的 pruning 功能 )

Switch#:show int f0/3 switchport

   显示第 12 行： pruning vlans enabled:4-6,8-1001( 表示 VLAN2 ， 3 ， 7 已关闭了 pruning 功能 )

 

关闭 VTP pruning

Switch(config)#:no vtp pruning

 

配置 VTP 版（在 server 模式）

Switch(config)#:vtp version 2( 启用 VTP 版本 2)

Switch(config)#:no vtp version 2 （停用 VTP 版本 2 ，交换机自动回到缺省版本 1 ）

 

 

第四章：交换机网络冗余链路管理

 

生成树协议（ STP ）

生成树算法（ STA ）

1、 选择根网桥：为了找到冗余链路， STA 在网络中选择一个被称为要网桥的参考点，然后确定各个网段到该参考点的可用路径

2、 选择根端口（ Rootports ）

3、 选择指定端口（ Designated ports ）

 

STP 判定过程和 BPDU 交换（ BPDU 网桥协议数据单元）

生成树使用四步判定过程

1、 确定根网桥

2、 计算到根网桥的最小路径成本

3、 确定最小的发送方网桥 ID

4、 确定最小端口 ID

网桥启动时，所有端口都会每隔 2 秒（缺省的 Hello 时间）发送一次 BPDU 。

 

根路径成本

根路径成本是两个网桥间的路径上所有链路的成本之和，它所度量的不是跳数。

1000MB/S       4 （路径成本）

100MB/S        19 （路径成本）

10MB/S         100 （路径成本）

 

根路径成本和路径成本区别

1、 根路径成本包含在 BPDU 中，而且，其它交换机在累加根路径成本值时，会修改根路径成本的值。

2、 路径成本是不包括在 BPDU 报文中的，而且，只有本地交换机才知道该端口路径成本（即通向相邻交换机的路径），路径成本只有本地意义。

 

网桥 ID

网桥优先级（ 2 字节）

MAC （ 4 字节）

网桥优先级取值范围： 0―65535 默认值： 32768

要求：优先级必须是 4096 的倍数（值越小优先级越高）

 

端口 ID

端口优先级（ 8 位）

端口编号（ 8 位）

端口优先级取值范围： 0―255 默认： 128

 

桥接协议数据单元（ BPDU ）

STP 组播地址： 01-80-c2-00-00-00

 

BPDU 两种类型

1、 配置 BPDU ，用于生成树计算

2、 拓扑变理通知（ TCN ， Topology Change Notification ） BPDU 用于通告网络拓扑变化。

 

根网桥的选择是一个持续反复进行的过程，它每 2 秒能发一次，检查 BPDU 的根网桥 ID 是否发生了变化，网络中是否有网桥 ID 值更低的交换机加入进来。

 

根网桥选择过程

1、 当一台交换机第一次启动时，它粗略的预览一下周围的环境，并假定他自己就是根网桥，发出 BPCU 报文，向其它交换机宣告。

2、 这时这个交换机进行下面的操作：每台交换机开始时发送一些含根网桥 ID 和发送网桥 ID 的 BPDU 报文，并使这两个 ID 分别等于他自己的网桥 ID 。其中，这个发送网桥 ID 的作用仅仅是告诉其他交换机，谁是该 BPDU 的实际发送者。

3、 交换机上的生成树选择进程对收到的报文进行分析，看被通告的交换机是否是一个“较好”的根网桥时，当根网桥听到一个较好的根网桥时，就用 BPDU 通告的根网桥 ID 取代自己的根网桥 ID 。此后，交换机将在它的 BPDU 报文中使用这个根网桥 ID ，尽管他仍用发送 ID 来标识自己。

4、 经过一段时间后，生成树收敛了，这个时候，所有交换机都同意某一个风桥是根网桥。

5、 收敛以后，如果有一台网桥 ID 值更小的交换机加入进来，那么他首先把自己当做一个根网桥在网络中通告。其他交换机在比较一番后，就会把它当做新根网桥记录下来。

 

选举完根网桥后

1、 首先选举根端口（ Root ports ）：是按照路径成本衡量的，距离根网桥成本最低的端口，每个非根的网桥必须选择一个根端口。

2、 然后选举指定端口（ Designated prots ）：在桥接式网络中，每个网段都有一个指定端口，一个网段的指定端口是连接到网段中的一个桥接端口，它即向根网桥发送数据也通过此网段从根网桥接受数据。

 

选择根端口、指定端口需要考察 BPDU 中的 3 个部分

1、 到根网桥的最低路径成本

2、 最小的发送网桥 ID

3、 最小的端口 ID

提示：在选择指定端口的时候，路径成本和网桥 ID 有可能会相同，比如在平行链路这种情况下，生成树协议需要比较端口 ID 来决定指定端口。

 

第一步，选择根端口

1、 根网桥发送一个根路径成本值为 0 的 BPDU 报文，这是因为根网桥的端口就在他本身上。

2、 当离根网桥最近的下一级交换机收到 BPDU 报文时，就把 BPDU 所达到的那个端口的路径成本值与根网桥的路径成本值相加

3、 邻接交换机这个新的累加值作为根路径成本，然后发送出包含此值的 BPDU 报文。

4、 当这个邻接交换机下面的每一台都收到这个 BPDU 报文时再把随后的交换机端口路径成本与这值相加，依此类推。

提示：当交换机收到 BPDU 报文时，它的根路径成本就会自动相加，当人工计算 STA 时，需要记住的是，计算新的根路径成本是发生在 BPDU 进入的那个端口，而不是离开的那个端口。

 

第二步，选择指定端口

交换机根据到达根网桥的最小根路径累加值选择一个指定端口。

 

STP 端口状态详细描述

Disabled( 禁用 )― 由网络管理员设定或因网络故障端口处于 disabled 状态，不是端

口正常 STP 的一部分。

Blocking( 阻塞 )― 在端口初始化后，一个端口即不能接收或发送数据，也不能向它的 MAC 地址表添加 MAC 地址，相反，这样一个端口仅允许接收 BPDU 报文，以便能侦听到其他邻接交换机的信息。

Listening( 侦听 )― 如果一个交换机认为一个端口可选为根端口或指定端口，那么它就把该端口 blocking 状态变为 listening 状态，在 listening 状态，端口仍不能接收和发送数据帧，不过。为了使该端口加入生成树的拓扑过程，允许接收或发送 BPDU 报文，由于该端口可以通过发送 BPDU 报文给其他交换机通告该端口信息，因此，这个端口最终可能被允许成为一个根端口或指定端口，如果该端口失去根端口或指定端口的地位，那么它将返回到 blocking 状态。

Learning( 学习 )― 一个端口在 listening 状态下经过一段时间（称为转发延迟）后，将转为 learning 状态，该端口仍像从前一样发送和接收 BPDU 报文，不过，该交换机可以学习新的 MAC 地址，并将该地址添加到交换机的地址表中，正因为如此才使得交换机可以沉默一定时间，处理有关地址表的信息。

Forwarding( 转发 )― 在 Learning 状态下再经过一定的转发延迟时间，该端口转入到 Forwarding 状态，在 Forwarding 状态，该端口即可以发送和接收数据帧，也可以收集 MAC 地址加入到他的地址表，还可以发送和接收 BPDU 报文，在生成树拓扑中，该端口至此才成为一个全功能的交换机端口。

 

提示：一个交换机端口进入到 Forwarding 状态的条件是

1 、它没有冗余链路

2 、它做为根端口或指定端口具有到达根网桥的最佳路径

 

生成树计时器

HELLO 时间：网桥发送配置 BPDU 报文之间的时间间隔， IEEE802.1d 标准规定

默认为 2 秒

转发延迟：一个交换机端口在 Listening （侦听）和 Learning （学习）状态所花费的时间间隔。默认各为 15 秒。

最大老化时间：交换机在丢弃 BPDU 报文之前存储他所用的时间。默认是 20 秒。

Listening 和 Learning 都是生成树实施的过度状态，用来强迫端口等待来自其它交换机上的所有 BPDU ，典型端口过渡如下：

1、 从 Blocking 到 Listening(20sec)

2、 从 Listening 到 Learning(15sec)

3、 从 Learning 到 Forwarding(15sec)

 

处理生成树中的拓扑变化

有两种情况会导致生成树的重新计算收敛生成树

1、 新交换机的增加和移除

2、 当交换机在一定时间内没有接收到邻接交换机的 BPDU 报文时

 

 

1、 首先，网桥 D 发现了网桥 D 和网桥 E 之间的线路失效。

2、 交换机 D 从它的根端口（ RP ）向根网桥发出一个拓扑结构发生变化 BPDU ，这个拓扑结构变化的 BPDU 是由 BPDU 的一个字标志域变化来指示的。

3、 交换机 D 不断发送拓扑结构变化 BPDU ，直到收到指定网桥发出的拓扑结构变化确认 BPDU 。

4、 指定网桥（交换机 B ）给网桥 D 发出拓扑结构变化确认的 BPDU ，网桥 B 也会从它的根端口发送一个拓扑结构变化的 BPDU ，该 BPDU 的目的要不是它的指定网桥，那么就是根网桥。

5、 当根网桥收到拓扑结构变化的消息后，它将改变他的配置消息，以告诉交换机网络拓扑结构正在发生变化，它经过一段时间的计算，重新得出网络拓扑结构。

6、 当网桥从根网桥那里得到网络拓扑结构变化配置消息以后，它将使用转发延迟计时器来更新其地址表中的条目，所有因拓扑结构变化而不能访问的主机将被刷新掉。

 

 

第五章 VLAN 与生成树和生成树的配置

 

VLAN 与生成树的关系

1、 IEEE 通用生成树（ CST ）

2、 Cisco Per Vlan 生成树（ PVST ）

3、 带 CST 的 Cisco Per Vlan 生成树（ PVST⁺ ）

 

CST 是 IEEE 解决运行虚拟局域网 VLAN 的生成树方法， CST 定义整个第二层交换网络所有 VLAN 仅使用一个生成树实例，这个生成树实例运行在整个交换局域网上。

 

PVST 是解决在虚拟局域网上处理生成树的 cisco 特有解决方案， PVST 为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例，一般情况下 PVST 要求在交换机之间的中继链路上运行 cisco 的 ISL （ inter switch link ）

 

PVST⁺ 是 cisco 解决在虚拟局域网上处理生成树问题的另一个方案。 PVST⁺ 允许 CST 信息传给 PVST ，以便与其它厂商在 VLAN 上运行生成树的实例方法进行互相操作。

 

PVST 优点：

1、 生成树拓扑结构的总体规模减少

2、 改进了生成树的扩展性，并减少了收敛时间

3、 提供更快的收敛恢复能力和更高的可靠性

PVST 缺点：

1、 为了维护针对每个 VLAN 而生成的生成树，交换机的利用率（如 CPU 负载）会理高。

2、 为了支持各个 VLAN 的 BPDU ，需要占用更多的 Trunk 链路带宽。

 

CST 优点：

1、 最小数量的 BPDU 通信，带宽占用少

2、 交换机负载保持最小

CST 缺点：

1、 只能用一个根网桥，这不能为所有的 VLAN 做到根网桥的优化放置，导致对某些设备来说，可能存在次优化路径。

2、 为包括交换机架构中的所有端口，生成树的拓扑结构变化较大，这就会导致较长的收敛时间和更频繁的重新配置。

 

生成树配置涉及的任务

1、 选举和维护一个根网桥，通过正确放置根网桥，来提供一个优化的网络拓扑结构。

2、 通过配置一些生成树的参数来优化生成树，如端口优先级、端口成本。

3、 通过配置上行速链路来减少生成树的收敛时间。

 

缺省条件下， STP 在一台交换机所有端口都是启用的

配置 STP

Switch#:con t

Switch(config)#:spanning-tree vlan vlan-id

Switch(config)#:end

Switch#:show spanning-tree summary

 

查看 STP 详细状态信息

Show spanning-tree vlan vlan-id detail

显示： designated root has priority 8912,address 0007.eb06.1741

      Designated bridge has priority 8912,address 0007.eb06.1741

      Designated port is 7,path cost 0

 

人为建立根网桥

人为建立根网桥就可以优化生成树协议所选择的 path,path 明确，可使 spanning-tree 的配置和排错比较容易和清晰，还可以设定备份或从（ secondary ）根网桥，当主网桥失效的时候接替他的工作。

 

提示：强烈建议不要将接入层的交换机配置为根网桥， STP 的根网桥通常是汇聚层或核心层交换机。

 

通过命令直接建立根网桥

Spanning-tree vlan vlan-id root primary （第一位，根源）

可以通过命令改变网桥的优先级，输入该命令，系统会检查每个 VLAN 当前根交换机的网桥优先级，如果能保证自己成为指定 VLAN 的根交换机，就将自己在指定的 VLAN 中的网桥优先级设置为 24567 。

 

Swithc(config)#:spanning-tree vlan vlan-id root primary diameter netdianmeter hell-time sec

为 VLAN 配置根网桥、网络半径。 Root 指定这台交换机为根网桥， diameter netdiameter 该关键字指定在末端主机任意两点之间的网段的最大数量。 Netdiameter 的值是 2-7 ，这个直径应从根网桥开始计算，根网桥是 1 。

Switch#:show spanning-tree vlan vlan-id detail

 

例： show spanning-tree vlan 10 detail

第二行： Bridge Identifier( 检验 ) has priority 24576, address 0007.eb06.1741

( 表明交换机配置后 priority 已经变为 24576)

第四行： we are the root of the spanning tree( 表明该交换机已成为根网桥 )

 

让交换机恢复缺省配置命令

Switch(config)#:no spanning vlan vlan-id root

 

配置从 (secondary) 交换机或备用交换机，需要将关键字 primary 改为 secondary

Switch(config)#:spanning-tree vlan vlan-id root secondary

 

但在有些情况下，必须使用改变网桥优先级别来让某台交换机成为根网桥，使用命令。

Switch(config)#:spanning-tree [vlan vlan-id] priority bridge-priority

设定为指定的 bridge-priority, 如不加 vlan vlan-id 则所有 Vlan 的网桥优先级都会被更改。

Bridge-priority 的缺省值是 32768 ，可选值为 0―65535 ，不过 Bridge-priority 的值必须是 4096 的倍数，可以是 0

 

例：

Switch#:con t

Switch(config)#spanning-tree vlan 10 priority 8192

Switch#:show spanning-tree vlan 10 detail

显示：第二行： bridge Identifier has priority 8192, , address 0007.eb06.1741

      第四行： we are the root of the spanning tree

 

将网桥优先级恢复到缺省设置

Switch(config)#:no spanning-tree vlan vlan-id priority

 

确定根网桥的路径

1、 根路径成本（ root path cost ）

2、 网桥 ID （ Bridge ID ）

3、 端口优先级（ prot priority ）

 

先检查 BPDU 中的 path cost,path cost 低的端口被选为转发端口。如 path cost 相同，那么， spanning tree 检查 Bridge ID, 低的 Bridge ID,port 被允许转发，如果 path cost and Bridge ID 都相同（如平行链路）， spanning tree 查看 port ID ，以打破僵局， port ID 低的作为转发端口。一旦发现最小值，它就停止检查 BPDU ，并将最小值的端口处于转发状态。

 

修改端口成本原则：应该将低一些的数值分配给连接更快的介质（比如全双工），将高一些的数值分配给连接慢一些的介质端口。

取值范围： 1--200000000

 

配置命令：

Switch(config)#:spanning-tree [vlan vlan-id] cost cost

如加上 VLAN 参数，则仅修改那个特定的 VLAN 的端口成本，不加则修改所有 VLAN 的 prot cost( 不建议修改 prot cost)

 

回到缺省命令：

Switch(config-if)#:no spanning-tree [vlan vlan-id] cost ( 要进入到端口配置模式 )

 

查看配置

Switch#:show spanning-tree interface f0/1 detail

第二行： port path cost 50,port priority 128( 表示 F0/1 的 port cost 已配置为 50)

在交换机上配置端口在 VLAN 中的成本

Switch(config)#:int f0/1

Switch(config-if)#:spanning-tree vlan 2,3 cost 15

Switch#:show spanning-tree int f0/1 detail

 

修改端口优先级

基于 CLI 命令的交换机，可能端口优先级范围 0-63 ，缺省为 32 。基于 IOS 的交换机端口优先级别范围： 0-255 ，缺省为 128

 

配置命令：

Switch(config-if)#:spanning-tree [vlan vlan-id] port-priority priority

建议加上 VLAN 参数修改端口优先级

 

查看配置：

Switch#:show spanning-tree int f0/1 detail

 

恢复为缺省值：

Switch(config-if)#:no spanning-tree [vlan vlan-id] port-priority

 

修改生成树计时器

只能在根网桥及任何备用网桥上，才可以修改计时器。这样根网桥会把这 3 个计时器的值封装在 BPDU 报文中，传播到整个网络上。改变缺少计时器值可能在网络中引起严重的问题，不建议在生产环境里这么做。

 

1 、修改 HELLO 时间

Hello 时间计时器（ hello timer ）网桥期望从它的邻接网桥接听到访问信息，缺省情况 BPDU 报文每隔 2 sec 发送一次。

Spanning-tree vlan vlan-id hello-time seconds

Hello 取值范围 1-10sec

例：

Switch(config)#:spanning-tree vlan 10  hello-time 3

Switch(config)#:end

Switch#show spanning-tree vlan10

显示： Hello time (sec)  :   3( 表明 Hello 时间已修改为 3 秒 )

 

恢复缺省 Hello 时间

Switch(config)#no spanning vlan 10 hello-time

 

2 、修改转发延迟计时器

转发延迟计时器（ forward delay timer ）确定一个端口在转换到学习状态之前处于侦听状态的时间，以及在学习状态转换到转发状态之前处于学习状态的时间。

Spanning-tree vlan vlan-id forward-time seconds

可以修改第一个 VLAN 的转发延迟计时器，计时器的缺省值是 15 秒，取值范围是 4-30 秒，如取值太低的话，可能会导致回路和网络失败。

提示：配置转发延迟需要注意：

1、 转发延迟时间过长，会导致生成树的收敛过慢；

2、 转发延迟时间过短，可能会在拓扑改变的时候，引入暂时的路径回环。

 

例：

Switch(config)#spanning-tree vlan 10 forward-time 10

Switch(config)#end

Switch#show spanning-tree vlan 10

显示： Forward Delay (sec)  :10

 

恢复缺省 forward delay timer

Switch(config)#no spanning-tree vlan 10 forward-time

 

3 、修改最大老化时间

最大老化时间（ max-age timer ） , 规定了从一个具有指定端口的邻接交换机上所收到的 BPDU 报文的生存时间。如果非指定端口在最大老化时间内没有收到 BPDU 报文，那么该端口进入到 listering 状态，并由接收交换机产生配置 BPDU 报文。这时，该端口就成为指定端口，并恢复网段的边通性。

缺省时间： 20 秒，取值范围： 6-40 秒

Spanning-tree vlan vlan-id max-age seconds

提示：最大老化时间的配置需要注意：

1、 最大老化时间过长，会导致链路故障不能被及时发现；

2、 最大老化时间过短，可能会在网络拥塞时使交换机误认为链路故障，造成频繁的生成树重新计算。

例：

Switch(cofngi)#spanning-tree vlan 10 max-time 15

Switch#show spanning-tree vlan 10

显示： Max Age (sec)  :  15

 

恢复缺省 Max-age timer

Switch(config)#no spanning-tree vlan 10 max-time

 

提示：修改计时器的值时要小心。如果计时器的值太低，生成树协议可能会在收到所有 BPDU 之前，将一个端口置为转发状态，这样就可能导致在交换网络中产生桥接环路。建议在定义根网桥时修改网络直径，它将修改计时器，以正确的反映网络状况。

 

4 、速端口的配置

终端用户工作站通常连入访问层中的一个交换机端口。则交换机端口在 STP 从阻塞状态至转发之前，不会处于可用状态，在 STP 计时器的缺省情况下，这个过程至少要花费 30 秒时间（ 15 秒从侦听到学习状态， 15 秒从学习到转发状态）。交换机在到达转发状态前，不能发送或接收任何数据。

提示：端口初始化所引发的时间延迟可能达到 50 秒，即交换机如要运行 PAGP （端口聚集协议），以协商以太信道的配置，则需另外的 20 秒延迟。

    在仅连接单一工作站或某些特定设备的交换机端口上，是不会形成桥接回路的。 Cisco 交换机提供了 Portfast( 速端口 ) 特性，将侦听和学习状态的时间削减到可忽略的水平。其结果是，当一条工作站链路被开通时，交换机会立即把速端口转移到转发状态。不过，生成树回路检测仍处于工作状态，如果在该端口上探测有回路的存在，则把它置于阻塞状态。

 

启用速端口

Spanning-tree portfast

 

例：

Switch(config)#interface fastethernet0/1

Switch(config-if)#spanning-tree portfast

在交换机端口上一旦启用速端口，就会有一段提示，其含意是：通常，速端口是连接到终端 PC 机的，如果启用了速端口的端口连接到 HUB 、交换机和网桥等设备，就有可能会导致生成树环路。

 

Switch#show spanning-tree interface f0/1 detail

显示：最后一行 The port is in portfast mode( 表明速端口在 F0/1 上已经启用 )

 

关闭速端口

Switch(config-in)#no spanning-tree portfast

Switch#show int f0/1 detail

显示的最后一行将没有 The port is in portfast mode 这句的输出了。

 

上行速链路的配置

使用 STP 上行速链路，可以在链路或者交换机失效或者 STP 重新配置时，加速新的根端口的选择过程。被阻塞端口会立即转换到转发状态，不需要像通常的 STP 过程那样，经过侦听和学习状态。在网络边缘的接入层交换机上，上行速链路是一项最有用的功能，但它不适合用在骨干设备上。

上行速链路能在直连链路失效时实现快速收敛，并能通过上行链路组（ uplink group ） , 在多个冗余链路之间实现负载平衡。上行链路组是一组接口（属于各个 VLAN ）。在某个特定时间，其中只有一个处于转发状态。特别指出，上行链路组由一个根端口（处于转发态）和一组阻塞的端口组成，当前的转发链路失效时，上行链路组提供了另外一条路径。

 

提示： STP 上行速链路被设计用于接入层交换机，不是为了用于网络核心而设计的。上行速链路只需在接入屋交换机配置，其他交换机不参与上行速链路。

 

上行速链路的配置

在已经配置了网桥优先级的 VLAN 上，不能启动上行速链路。如想配置必须将 VLAN 上的交换机优先级恢复到缺省值（ no spanning-tree vlan vlan-id priority ）。

 

配置上行速链路

Spanning-tree uplinkfast [max-uplink-rate pkts-per-second]

max-uplink-rate 来限制空发的组播通信，缺省值是 150 包 / 秒

pkts-per-second 缺省值是 150 包 / 秒，取值范围是每秒 0-32000 个数据包。

 

查看上行速链路

Show spanning-tree summary

提示：在 cisco IOS 软件版本 12.1 中首次引入了命令 show spanning-tree uplinkfast

启动了上行速链路后，如果不进行变更，所有 VLAN 的网桥优先级和所有接口的端口成本都被设为缺省值。

 

停用上行速链路

No spanning-tree uplinkfast

 

例：

Switch(config)#spanning-tree uplinkfast

Switch#show spanning-tree summary