网络系统集成技术 管理交换网络中的冗余链路 第四章

本章内容 理论部分 实践部分 生成树协议和链路聚合技术的提出 生成树协议原理 快速生成树协议 链路聚合技术 配置生成树协议和快速生成树协议 网络中单链路存在的问题 冗余链路出现的问题 生成树协议原理 快速生成树协议 链路聚合技术 实践部分 配置生成树协议和快速生成树协议 配置链路聚合

生成树协议和链路聚合技术的提出 网络中单链路存在的问题——单点故障 网络中的单点故障可导致网络的无法访问 如何解决此类问题？在网络中提供冗余链路 故障

生成树协议和链路聚合技术的提出 网络中单链路存在的问题——数据传输的瓶颈 如何解决此类问题？在网络中提供冗余链路 线路带宽不够

生成树协议和链路聚合技术的提出 交换网络中的冗余链路 在网络中提供冗余链路解决单点故障问题 故障

生成树协议和链路聚合技术的提出 交换网络中的冗余链路 在网络中提供冗余链路解决数据传输的瓶颈问题 增加线路带宽

生成树协议和链路聚合技术的提出 冗余链路出现的问题—环路 广播风暴 当交换网络中出现环路会产生广播风暴和MAC地址表不 稳定等现象，严重影响网络正常运行。 广播风暴 发送一个广播帧

生成树协议和链路聚合技术的提出 PC1在我 的F0/5口 去往PC1的帧 F0/5 Switch A F0/3 去往PC1的帧 PC1在我

生成树协议和链路聚合技术的提出 环路问题的解决（临时关闭一条链路） 主要链路正常时，断开备份链路 主要链路出故障时,自动启用备份链路

生成树协议原理 生成树协议概述 生成树协议（spanning-tree protocol）由IEEE 802.1d标 准定义 生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解决网络环路问 题 生成树协议通过SPA（生成树算法）生成一个没有环路的 网络，当主要链路出现故障时，能够自动切换到备份链路， 保证网络的正常通信

生成树协议原理 生成树算法原理 生成树算法利用了一个来自图论的基本结论；对于那些 由许多节点以及连接节点的边组成的连通图，存在一棵“生 成树”，它保证了图的连通性，同时又没有一个闭合环。 (a) 带环图 (b) 对应的生成树

生成树协议原理 生成树协议基本思想 交换机之间通过交换网桥协议数据单元（BPDU）理解彼 路。 BPDU包含足够的信息做以下工作： 从网络中的所有网桥中，选出一个作为根网桥（Root） 计算本网桥到根网桥的最短路径 对每个LAN，选出离根桥最近的那个网桥作为指定网桥，负责所 在LAN上的数据转发 网桥选择一个根端口，该端口给出的路径是此网桥到根桥的最佳 路径 选择除根端口之外的包含于生成树上的端口（指定端口）

BPDU(网桥协议数据单元） Bridge ID：交换机ID=交换机优先级+交换机MAC地址 Cost of Path：到达根的路径开销 Forward Delay Hello Time Maximum Time Message Age Port ID Bridge ID Cost of Path Root ID Flags Message Type Version Protocol ID Root ID: 根交换机 ID Cost of Path：到达根的路径开销 Port ID: 发送BPDU的端口ID=端口优先级+端口编号 Hello Time: 发送BPDU的周期,默认2秒 Maximum Time: 当一段时间未收到任何BPDU，生存 期达到Max Age时，网桥则认为该端口连接的链路发生 故障。默认20秒

生成树协议原理 生成树协议避免环路--BPDU 的机制 1.网络中选择了一个交换机为根交换机（Root Bridge）； 2.除根交换机外的每个交换机都有一个根口（Root Port）， 即提供最短路径到Root Bridge的端口； 3.每个交换机都计算出了到根交换机（Root Bridge）的最 短路径； 4.每个LAN都有了指定交换机（Designated Bridge），位于 该LAN与根交换机之间的最短路径中。指定交换机和LAN相连 的端口称为指定端口（Designated port）； 5.根口（Root port）和指定端口（Designated port）进入 转发Forwarding状态；其他的冗余端口就处于阻塞状态。

生成树协议原理 生成树协议如何避免环路 交换网络中所有交换机共同选举一台设备为根交换机 （Root Bridge） A为根交换机 switchA switchB switchC

生成树协议原理 生成树协议如何避免环路 所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径 A为根交换机 此为最短路径 此为最短路径 switchA 此为最短路径 此为最短路径 switchB switchC

生成树协议原理 生成树协议如何避免环路 所有非根交换机产生一个到达根交换机的端口—根端口 （Root Port） A为根交换机 根端口 switchA 根端口 switchB switchC

生成树协议原理 生成树协议如何避免环路 每个LAN都会选择一台设备为指定交换机，通过该设备的 端口连接到根，该端口为指定端口 A为根交换机 switchA A为根交换机 根端口 switchB switchC 指定端口

生成树协议原理 生成树协议如何避免环路 将交换网络中所有设备的根端口(RP)和指定端口（DP） 设为转发状态（Forwarding），将其他端口设为阻塞状态 （Blocking） switchA A为根交换机 RP switchB switchC DP

生成树协议原理 根交换机的选择原则： 所有交换机首先认为自己是根 全网选举Bridge ID最小的交换机为根交换机 Bridge ID：每个交换机唯一的桥ID，由交换机优先 级和Mac地址组合而成 交换机优先级和Mac地址越小则Bridge ID就越小 默认优先级为32768

生成树协议原理 最短路径选择 1、比较开销选择路径 比较本交换机到达根交换机路径的开销，选择开销最小 的路径 带宽 IEEE802.1d IEEE802.1t 10Mbps 100 2000000 100Mbps 19 200000 1000Mbps 4 20000 10Gbps 1 2000

生成树协议原理 最短路径选择 1、比较开销选择路径 比较本交换机到达根交换机路径的开销，选择开销最小 的路径 假设SwA为根交换机，通过比较开销，选择E->D->A为最短路径 100 100 SwA SwB SwC 119 19 19 38 SwD SwE 19

生成树协议原理 最短路径选择 2、通过Bridge ID选择最短路径 如果路径开销相同，则比较发送BPDU交换机的Bridge ID Root Bridge Sw D Mac:00d0f80000f1 Mac:00d0f80000f2 Sw A Sw B Sw C

生成树协议原理 最短路径选择 3、比较发送者port ID选择最短路径 如果发送者Bridge ID相同，即同一台交换，则比较发 Port ID:端口信息由1字节端口优先级和1字节端口ID组成 Port ID默认优先级为128 Sw D Root Bridge Mac:00d0f80000d1 Mac:00d0f80000f1 Sw A Sw B f0/1 f0/2 Sw C

生成树协议原理 最短路径选择 4、比较接收者的Port ID 如不同链路发送者的Bridge ID一致（即同一台交换机）， 那比较接收者的Port ID Sw D Root Bridge Mac:00d0f80000d1 Mac:00d0f80000f1 Sw A Sw B 1 2 HUB 8 7 Sw C 6

生成树协议原理 生成树端口的四种状态 Blocking Listening Learning Forwarding 接收BPDU，不学习MAC地址，不转发数据帧 Listening 接收BPDU,不学习MAC地址，不转发数据帧，但交换机向其他交 换机通告该端口，参与选举根端口或指定端口 Learning 接收BPDU,学习MAC地址，不转发数据帧 Forwarding 正常转发数据帧

生成树协议原理 生成树经过一段时间（默认值是50秒左右）稳定之后， 所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。 Block 20秒最大生存时间 Listening 15秒转发延时 learning 15秒转发延时 Forwarding 生成树经过一段时间（默认值是50秒左右）稳定之后， 所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。

生成树协议原理 拓扑变化机制 在一个大中型网络中要等整个网络拓朴稳定为一个树型结构就大约需要50 秒，这样的时间是无法忍受的！ ROOT 拓扑改变通知消息 拓扑改变应答消息 5 3 4 5 拓扑改变消息 6 2 1 6 在一个大中型网络中要等整个网络拓朴稳定为一个树型结构就大约需要50 秒，这样的时间是无法忍受的！

快速生成树协议 快速生成树协议RSTP(Rapid Spannning Tree Protocol)由 IEEE 802.1w 标准定义，快速生 成树具备生成树的所有功能； RSTP协议在STP协议基础上做了改进，使得收 敛速度快得多（最快1秒以内）。

链路聚合技术 链路聚合（又称为端口聚合)，将交换机上的多个端口 在物理上连接起来，在逻辑上捆绑在一起，形成一个拥有较 大宽带的端口，可以实现负载分担，并提供冗余链路。

链路聚合技术 IEEE802.3ad定义了以太网端口聚合的标准 注意： 锐捷交换机最多支持8个物理端口组成一个聚合 端口组 不同设备支持的最多聚合端口组不定 如S2126G支持6组

链路聚合技术 链路聚合的流量平衡： Aggregate port(AG)可以根据报文的源MAC地址、目的MAC地址或IP地址进行流量平衡，即把流量平均地分配到AG组成员链路中去。 源MAC流量分配 目的MAC流量分配

生成树协议的配置 开启生成树协议 关闭生成树协议 配置生成树协议的类型 Switch(config)# Spanning-tree Switch(config)# no Spanning-tree 配置生成树协议的类型 Switch(config)# Spanning-tree mode stp/rstp 锐捷全系列交换机默认使用MSTP协议

生成树协议的配置 配置交换机优先级 恢复到缺省值 配置交换机端口的优先级 Switch(config)# spanning-tree priority <0-61440> (“0”或“4096”的倍数、共16个、缺省32768) 恢复到缺省值 Switch(config)# nospanning-tree priority 配置交换机端口的优先级 Switch(config)#interface interface-type interface-number Switch(config-if)#spanning-tree port-priority number<0-240> (“0”或“16”的倍数、共16个、缺省128) 如果要恢复到缺省值，可用 no spanning-tree port-priority接口配置命令进行设置。

生成树协议的配置 Spanning Tree 的缺省配置： 关闭STP STP Priority 是32768 STP port Priority 是128 STP port cost 根据端口速率自动判断 Hello Time 2秒 Forward-delay Time 15秒 Max-age Time 20秒 可通过spanning-tree reset 命令让spanning tree参数恢 复到缺省配置

查看生成树协议配置 显示生成树状态 显示端口生成树协议的状态 Switch# show spanning-tree Switch# show spanning-tree interface fastethernet <0-2/1-24>

配置聚合端口(aggregate port，AP) Switch(config) # interface interface-type interface-id Switch(config-if-range)# port-group port-group-number 如果这个AP不存在，可自动创建AG端口

查看端口聚合的配置 查看聚合端口的汇总信息 查看聚合端口的流量平衡方式 Switch# show aggregateport summary Switch# show aggregateport load-balance

配置聚合端口的注意事项 链路聚合的注意事项 组端口的速度必须一致 组端口必须属于同一个VLAN 组端口使用的传输介质相同 组端口必须属于同一层次，并与AP也要在同一层次