第八章第二层交换和生成树协议（STP）

网桥使用软件来创建和管理过虑表，交换机用专用集成电路（ASIC）来创建和管理过虑表。

2层交换的优点：1、基于硬件的桥接（ASIC）。2、线速。3、低延迟、低成本。

网桥和交换机区别：

1、网桥根据软件来转发，交换机根据硬件转发。

2、交换机比网桥端口多。

3、网桥和交换机都转发2层广播。

4、网桥只有一个生成树实例，交换机可以有多个生成树实例。

5、查看数据帧的源地址，网桥和交换机就学到了MAC地址表。

6、网桥和交换机都基于2层MAC地址做转发决定。

第2层交换有3种不同的功能：地址学习、转发/过虑决定、避免环路。

STP生成树主要任务就是在第二层网络上阻止产生环路，STP采用生成树算法（STA），它先创建一个拓扑数据库，然后搜索并破坏掉冗线路，在运行STP算法后，帧就转发在由STP挑选出的线路。

生成树术语：

根桥（ROOT-BRIDGE）：根桥是桥ID最低的网桥（交换机）。

BPDU（桥协议数据单元）：所有交换机相互之间都交换信息，并利用这些信息来选出根交换机，也根据这些信息进行网络后续的配置。

桥ID（bridge-id):STP利用桥ID跟踪网络中的所有交换机。桥ID是由桥优先级（默认32768）和MAC地址组合来决定的。

非根桥：除了根桥外，其它所有交换机都是非根桥。

端口开销（port-cost):当两台交换机之间有多条链路且都不是根端口时，就根据端口开销来决定最佳路径，链路的开销取决于链路的带宽。

根端口（root-port):根端口是指直接连接到根桥的链路所在端口，或者到根桥的路径最短端口。

指定端口（Designated-root):有最低开销的端口就是指定端口，指定端口被标记为转发端口。

非指定端口（nondesignated-root):非指定端口开销比指定端口高的端口，被设置为阻塞状态。

转发端口（Forwarding-port)：指能够转发数据帧的端口。

阻塞端口（Blocked-port):不能转发帧，始终监听帧。

生成树的操作：STP首先是选举一个根桥，由根桥来负责决定网络拓扑。其余交换机必须找到唯一根端口，两台交换机之间每条链路必须有唯一指定端口，交换机到网桥总是使用最快的路径（带宽大）。不是根端口也不是指定端口就是非指定端口，将被设置成阻塞端口。

选举根桥：

桥ID用来选举根桥，并决定根端口。桥ID8个字节长，包括设备优先级和MAC地址。如果优先级相同，MAC地址小的将成为根桥。默认2秒发送一次BPDU。发送到交换机所有活动端口上。

桥优先级值为0~~~65535，将优先级设成0交换机始终是根桥，桥优先级以4096递增。

生成树端口状态：在5种之间转换

1、阻塞（blocking):阻塞端口不转发数据帧，它只监听BPDU。

2、侦听（listening):端口都侦听BPDU，以确信在传送数据之前，网络没有环路产生。

3、学习（learning):交换机侦听BPDU，并学习网络中的所有路径。形成MAC地址表，不转发数据帧，侦听状态到学习状态要15秒。

4、转发（forwarding):在交换机端口上，处在转发状态端口发送并接受所有数据帧。

5、禁用（disabled):不正常工作的端口，不转发也不接收。

收敛：当交换机上所有端口从转变到转发或阻塞状态时，就产生了收敛。在收敛完之前，交换机不能转发数据帧。从阻塞状态转变到转发状态大概要50秒时间，这之间主机是不能发送数据的。服务器会出现超时问题。解决这个问题可以使用快速端口（portfast)禁用生成树。

快速端口一般在主机和终端设备上设置成快速端口。

快速上行端口（uplinkfast):是CISCO产品的特性，当链路失效时，用来改进STP收敛时间。Uplinkfast配置在接入层和带冗余链路的交换机上，并且有一条链路是阻塞状态。

主干快速（Backbonefast):当某条链路并没有直连到失效的交换机时，就可以使用主干快速（Backbonefas)加速收敛。Backbonefast可以在所有Catalyst上的交换机上使用。

快速生成树协议（RSTP）802.1w

链路捆绑把多条链路捆绑成一条逻辑的线路，CISCO版本称为端口聚合协议（Port-aggregation-protocol,PAgA),IEEE称为链路聚合控制协议（Link-aggregation-control-protocol)。

配置CISCO交换机：

端品安全：

switch(config-if)#switchport_port-security_maximum_"1-132"----------------设置关联MAC地址个数

switch(config-if)#switchport_port-security_max-address_"X.X.X（MAC地址）或sticky"-------------设置关联的静态MAC地址或粘性的MAC地址。

switch(config_if)#switchport_port_security_violation_"protect或restrict或shutdown"-------------------设置关联端口MAC地址违规后的三种措失：snmp警告，重启或关闭。

switch(config-if)#spanning-tree_portfast-------------------设置端口快速，加快STP快速收敛。

BPDU护卫（BPDUGuard):如果在快速端口portfast上启用了BPDU护卫，portfast端口接收到BPDU后将禁用该端口。

BPDU过虑器（BPDUFilter):如果在快速端口启用了BPDU过虑器，portfst端口收到BPDU后，将关闭该端口的快速端口功能，并加入到STP生成树协议中。

switch(config-if)#spanning-tree_bpduguard_enable-----------------------开启BPDU护卫功能

switch(config-if)#spanning-tree_bpdufilter_enable--------------------------开启BPDU过虑器功能

switch(config)#spanning-tree_uplinkfast--------------------------------全局开启上行链路快速功能

switch(config)#spanning-tree_backbonefast---------------------------开启主干快速功能

switch(config)#spanning-tree_mode_rapid-pvst--------------------------开启快速生成树协议（RSTP）

配置链路捆绑：

switch(config)#int_port-channel_1----------------------------建立捆绑链路的为1的接口

switch(config-if)#int_range_f0/1-2---------------------------把f0/1-f0/2加入到1的控捆链路中

switch(config-if)#switchport_mode_trunk------------------设置捆绑链路为中继模式

switch(config-if)#switchport_nonegotiate------------------禁止链路自动检测链路类型

switch(config-if)#channel-group_1_mode_desirable--------------设置捆绑链路的协商模式为desirable

enterchannel捆绑的5种模式：

desirable:PAgP的捆绑模式，发送接受协商模式，对端可以是auto或desirable模式。

auto:PAgP捆绑模式，接受协商模式，不发送协商模式。对端可以是desirable模式，但不能是auto模式。

active:LACP捆绑模式，发送接受协商模式，对端可以是active或passive模式。

passive:LACP捆绑模式，接受协商模式，不发送协商模式，对端可以是active模式，但不能是passive模式。

on:强制链路捆绑模式，不需要发送数据包。对端也必须是on强制模式。（做实验发现对端做什么模式都可以的，不做也行，用CISCOPT做的，不知道大家有没有做？真机是否也是这样的，最好对端也起ON模式吧！）

验证CISCO交换机配置：

switch#show_interface_vlan_1-------------------------------显示VLAN1的信息

switch#show_mac_address_talbe--------------------------显示MAC地址表

switch#show_spanning-tree-----------------------------------显示生成树协议信息

switch(config)#spanning-tree_vlan_1_priority_"优先级“-------------设置VLAN1生成树优先级

switch(config)#spanning-tree_vlan_1_root_primary---------------------设置VLAN1为主根桥