第十二章二層交換技術(shù)

生成樹協(xié)議第十二章二層交換技術(shù)

生成樹協(xié)議單點故障網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗤負(fù)湎擞捎趩吸c故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問題冗余拓?fù)鋮s帶來了重復(fù)幀、廣播風(fēng)暴和MAC地址表不穩(wěn)定的問題網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y單點故障網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗤負(fù)湎擞捎趩吸c故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗤負(fù)湎擞捎趩吸c故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問題冗余拓?fù)鋮s帶來了重復(fù)幀、廣播風(fēng)暴和MAC地址表不穩(wěn)定的問題網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗤負(fù)湎擞捎趩吸c故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問題網(wǎng)

單播幀主機(jī)X發(fā)送一單播幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機(jī)A和B學(xué)習(xí)到路由器Y會收到同一幀的兩個拷貝單播幀單播幀重復(fù)幀交換機(jī)A交換機(jī)B網(wǎng)段1網(wǎng)段2主機(jī)X路由器Y單播幀主機(jī)X發(fā)送一單播幀給路由器Y單播幀單播幀重復(fù)幀單點幀單點幀主機(jī)X發(fā)送一單點幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機(jī)A和B學(xué)習(xí)到交換機(jī)A和B都學(xué)習(xí)到主機(jī)X的MAC地址對應(yīng)端口0端口1端口2端口1端口2MAC地址表不穩(wěn)定(1)交換機(jī)A交換機(jī)

B網(wǎng)段1網(wǎng)段2主機(jī)X路由器YMAC地址表port1:0260.8c01.1111MAC地址表port1:0260.8c01.1111單點幀單點幀主機(jī)X發(fā)送一單點幀給路由器Y端口1端口2端

Unicast主機(jī)X發(fā)送一單點幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機(jī)A和B學(xué)習(xí)到交換機(jī)A和B都學(xué)習(xí)到主機(jī)X的MAC地址對應(yīng)端口0到路由器Y的數(shù)據(jù)幀在交換機(jī)A和B上會泛洪處理交換機(jī)A和B都錯誤學(xué)習(xí)到主機(jī)X的MAC地址對應(yīng)端口1MAC地址表不穩(wěn)定(2)單點幀端口1端口2端口1端口2交換機(jī)A交換機(jī)B網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器YMAC地址表port1:0260.8c01.1111單點幀MAC地址表port1:0260.8c01.1111port2:0260.8c01.1111Unicast主機(jī)X發(fā)送一單點幀給路由器YMAC地址表不廣播交換機(jī)A交換機(jī)B主機(jī)X發(fā)送一廣播信息廣播風(fēng)暴-1網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y廣播交換機(jī)A交換機(jī)B主機(jī)X發(fā)送一廣播信息廣播風(fēng)暴廣播廣播風(fēng)暴-2交換機(jī)A交換機(jī)B主機(jī)X發(fā)送一廣播信息網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y廣播廣播風(fēng)暴-2交換機(jī)A交換機(jī)B主機(jī)X發(fā)送一廣播信息廣播交換機(jī)不停地發(fā)出廣播信息廣播風(fēng)暴-3交換機(jī)A交換機(jī)B網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y廣播交換機(jī)不停地發(fā)出廣播信息廣播風(fēng)暴-3交換機(jī)A交換機(jī)更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致多重環(huán)路在第2層沒有能夠防止這種環(huán)路的機(jī)制服務(wù)器/主機(jī)工作站環(huán)路環(huán)路環(huán)路多重環(huán)路問題

廣播更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致多重環(huán)路服務(wù)器/主機(jī)工作站環(huán)路環(huán)路環(huán)環(huán)路的解決辦法:生成樹協(xié)議

Spanning-TreeProtocol將某些端口置于阻塞狀態(tài)就能防止冗余結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲挟a(chǎn)生環(huán)路

交換機(jī)A和B之間通過周期性的交換BPDU，保持A的端口2處于Block狀態(tài)。當(dāng)A在一段間之內(nèi)收不到B的端口2發(fā)來的BPDU后，就認(rèn)為B出了故障，將自己從Block狀態(tài)切換到Fording狀態(tài)，從而起到備份的作用。阻塞x網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器YAB環(huán)路的解決辦法:生成樹協(xié)議

Spanning-TreePSTP運作基本概念橋的區(qū)分：根橋和非根橋網(wǎng)段的概念：每個網(wǎng)段(即一個沖突域)只有一個指定端口端口的區(qū)分：指定端口，根端口，非指定端口STP運作基本原則每個網(wǎng)絡(luò)只能有一個根橋，根橋具有最低的橋ID，根橋上的所有端口都是指定端口每個非根橋只能有一個根端口，根端口到達(dá)根橋代價最低每段只能有一個指定端口，指定端口到達(dá)根橋代價最低x指定端口(F)根端口(F)指定端口(F)非指定端口(B)根橋非根橋SWY100baseT10baseT生成樹運作STP的操作過程：第一步：選根橋

第二步：選端口根橋上所有的端口都是DP非根橋上只有一個RP網(wǎng)段上STP操作，一個網(wǎng)段只能

有一個DP，其他的端口要么

是RP，要么是NDP第三步：BLK所有的NDPSTP運作基本概念x指定端口(F)根端口(F)指定端口(F)交換機(jī)Y缺省的優(yōu)先級32768

(8000十六進(jìn)制)MAC0c0022222222交接機(jī)X缺省的優(yōu)先級32768

(8000十六進(jìn)制)MAC0c0011111111

BPDUBPDU=Bridgeprotocoldataunit(橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元)

(缺省地每2秒發(fā)送BPDU數(shù)據(jù))上圖中，

哪個交換機(jī)的橋ID最低?第一步：

RootBridge的選擇第一步：選根橋

根橋=有最低橋ID的橋（橋ID）橋ID=橋優(yōu)先級+橋MAC地址

交換機(jī)Y交接機(jī)XBPDUBPDU=Bridgepr交接機(jī)Y缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0022222222交換機(jī)X缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0011111111Rootbridgex端口0端口1端口0端口1100baseT100baseT

指定端口(F)根端口(F)非指定端口(B)指定端口(F)第二步：STP運算中選端口每個非根橋有且僅有一個根端口RP

RP的確定方法（從左到右依次比較下列數(shù)值，低優(yōu)先）：

根端口到達(dá)根橋Pathcost值+優(yōu)先級+MAC地址+Port號根端口RP和指定端口DP一般處于forwarding狀態(tài)，非指定NDP一般是blocked狀態(tài)Root

Bridge橋上面的端口選擇：根橋上所有的端口都是DP非根橋上只有一個RP網(wǎng)段上STP操作：一個網(wǎng)段只能有一個DP，其他的端口要么是RP，要么是NDP交接機(jī)Y交換機(jī)XRootbridgex端口0端口1端交接機(jī)Y缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0022222222交換機(jī)X缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0011111111Rootbridgex端口0端口1端口0端口1100baseT100baseT

指定端口(F)根端口(F)非指定端口(B)指定端口(F)第三步：BLK所有的NDP非指定NDP一般是blocked狀態(tài)Root

Bridge交接機(jī)Y交換機(jī)XRootbridgex端口0端口1端連接速率 代價(修訂的IEEE規(guī)范)代價(舊IEEE規(guī)范)----------------------------------------------------------------------------------------------------10Gbps 2 1 1Gbps 4 1100Mbps 19 1010Mbps 100 100

路徑代價連接速率 代價(修訂的IEEE規(guī)范)代價(舊I交換機(jī)YMAC0c0022222222缺省的優(yōu)先級32768交換機(jī)XMAC0c0011111111缺省的優(yōu)先級32768端口0端口1端口0端口110baseTx100baseTRoot

Bridge指定端口根端口(F)非指定端口(阻塞)指定端口生成樹重新生成交換機(jī)Y交換機(jī)X端口0端口1端口0端口110baseTxRoot

Bridge交換機(jī)YMAC0c0022222222缺省優(yōu)先級32768交換機(jī)XMAC0c0011111111缺省優(yōu)先級32768端口0端口1端口0端口110baseT100baseT指定端口根端口(F)非指定端口(阻塞)指定端口BPDUxMAXAGEx生成樹重新生成SwitchY在最多20秒后會發(fā)現(xiàn)從SwitchX來的BPDU信號消失，于是就重新計算STP。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，SwitchY將會是根橋，而且它的所有端口都會處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)(Designatedport)。xRoot

Bridge交換機(jī)Y交換機(jī)X端口0端口1網(wǎng)段網(wǎng)段1100baseTe1e2e4SW1mac：0c0011110000優(yōu)先級：32768SW2mac：0c0011111111優(yōu)先級：32768SW3mac：0c0022222222優(yōu)先級：32768e3e5網(wǎng)段2100baseT一個網(wǎng)段就是一個沖突域網(wǎng)段網(wǎng)段1e1e2e4SW1SW2SW3e3e5網(wǎng)段2一個網(wǎng)課程內(nèi)容

第一節(jié)生成樹協(xié)議(STP)課程內(nèi)容 第一節(jié)生成樹協(xié)議(STP)生成樹協(xié)議的基本原理基本思想：在網(wǎng)橋之間傳遞特殊的消息（BPDU配置消息），包含足夠的信息做以下工作：從網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)橋中，選出一個作為根網(wǎng)橋（Root）計算本網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最短路徑對每個LAN，選出離根橋最近的那個網(wǎng)橋作為指定網(wǎng)橋，負(fù)責(zé)所在LAN上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)橋選擇一個根端口，該端口給出的路徑是此網(wǎng)橋到根橋的最佳路徑選擇除根端口之外的包含于生成樹上的端口（指定端口）第二步：橋上面的端口選擇：根橋上所有的端口都是DP非根橋上只有一個RP第三步：BLK所有的NDP網(wǎng)段上STP操作：一個網(wǎng)段只能有一個DP，其他的端口要么是RP，要么是NDP第一步：選根橋

根橋=有最低橋ID的橋（橋ID）橋ID=橋優(yōu)先級+橋MAC地址生成樹協(xié)議的基本原理基本思想：在網(wǎng)橋之間傳遞特殊的消息（BP生成樹指定端口(F)根端口(F)根端口(F)根橋生成樹生成原則：Onerootbridgepernetwork(廣播域).Onerootportpernonrootbridge.Onedesignatedportpersegment

(沖突域).Nondesignatedportsareblocking.三個定義：根端口：非根橋中到達(dá)根橋代價最低的端口。指定端口：同一網(wǎng)段內(nèi)到達(dá)根橋代價最低的端口。網(wǎng)段：一個沖突域就是一個網(wǎng)段。HUB根端口(F)根端口(F)指定端口(F)Blocking指定端口(F)生成樹指定端口(F)根端口(F)根端口(F)根橋生成樹生成端口的幾種角色LearningForwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,進(jìn)行地址學(xué)習(xí)根端口(RP)：非根橋中到達(dá)根橋代價最低的端口。指定端口(DP)：同一網(wǎng)段內(nèi)到達(dá)根橋代價最低的端口。非指定端口(NDP)：一個沖突域就是一個網(wǎng)段。端口的幾種角色LearningForwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)端口的幾種狀態(tài)LearningForwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,進(jìn)行地址學(xué)習(xí)端口狀態(tài)端口能力Disabled不收發(fā)任何報文Blocking不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)接收但不發(fā)送BPDUs不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)Listening不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)接收并發(fā)送BPDUs不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)Learning不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)接收并發(fā)送BPDUs開始地址學(xué)習(xí)Forwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)接收并發(fā)送BPDUs進(jìn)行地址學(xué)習(xí)端口的幾種狀態(tài)LearningForwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)Whenyoupoweruptheswitch,spanningtreeisenabledbydefault,andeveryinterfaceintheswitch,VLAN,ornetworkgoesthroughtheblockingstateandthetransitorystatesoflisteningandlearning.Spanningtreestabilizeseachinterfaceattheforwardingorblockingstate.Whenthespanning-treealgorithmplacesaLayer2interfaceintheforwardingstate,thisprocessoccurs:1.Theinterfaceisinthelisteningstatewhilespanningtreewaitsforprotocolinformationtotransitiontheinterfacetotheblockingstate.2.Whilethespanningtreewaitsfortheforward-delaytimertoexpire,itmovestheinterfacetothelearningstateandresetstheforward-delaytimer.3.Inthelearningstate,theinterfacecontinuestoblockframeforwardingastheswitchlearnsend-stationlocationinformationfortheforwardingdatabase.4.Whentheforward-delaytimerexpires,spanningtreemovestheinterfacetotheforwardingstate,wherebothlearningandframeforwardingareenabled.端口的狀態(tài)遷移Whenyoupoweruptheswitch,根橋的選舉開始啟動時:BridgeID=RootID1、協(xié)議標(biāo)記、版本和消息類型總是為0。2、FLAGS（標(biāo)記域）包含下列類型：(1)TC(拓?fù)涓淖?位:該信號指示拓?fù)渥兓⒅该髟揃PDU是一個拓?fù)渥兓?/p>

通告(TCN)BPCU.如果該位沒有置位,則說明BPDU是一個配置BPDU.(2)TCA(拓?fù)涓淖兇_認(rèn))位,該位如果置位表示確認(rèn)收到一個TC位被置位的配

置消息.注意:這個字節(jié)非常重要,它可以迅速的使MAC信息過期.在以后將會涉及到它.根橋的選舉開始啟動時:1、協(xié)議標(biāo)記、版本和消息類型總是為0。配置消息的內(nèi)容配置消息也被稱作橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU）主要內(nèi)容包括根網(wǎng)橋的Identifier（RootID）從指定網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最小路徑開銷（RootPathCost）指定網(wǎng)橋的Identifier指定網(wǎng)橋的指定端口的Identifier即（RootID，RootPathCost，DesignatedBridgeID，DesignatedPortID）配置消息的內(nèi)容配置消息也被稱作橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU）配置消息的處理將各個端口收到的配置消息和自己的配置消息做比較，得出優(yōu)先級最高的配置消息更新本身的配置消息，主要工作有：選擇根網(wǎng)橋RootID：最優(yōu)配置消息的RootID計算到根橋的最短路徑開銷RootPathCost：如果自己是根橋，則最短路徑開銷為0，否則為它所收到的最優(yōu)配置消息的RootPathCost與收到該配置消息的端口開銷之和

基于最短路徑開銷RootPathCost，選擇根端口RootPort：如果自己是根橋，則根端口為0，否則根端口為收到最優(yōu)配置消息的那個端口選擇指定端口：包括在生成樹上處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的其他端口從指定端口發(fā)送新的配置消息配置消息的處理將各個端口收到的配置消息和自己的配置消息做比較配置消息處理實例Bridge81根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先級，選擇Port4為根端口，

選擇Port2為指定端口，同時阻塞端口Port3和Port5。從Port1和Port2發(fā)送新的配置消息：（23，15，81），其中，RootID=23RootPathCost=14+1=15發(fā)送BPDU的橋的BridgeID=81BridgeID:80Port2Port3Port4Port5blockingblocking23，18，12323，14，32123，14，10023，15，80rootBridgeID:8123，15，81BridgeID:23

RootBridgeBridgeID:100BridgeID:321BridgeID:123RootPathCost=13RootPathCost=14RootPathCost=17RootPathCost=13Bridge81從多個端口收到BPDU的處理過程配置消息處理實例Bridge81根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先配置消息處理實例新加入的交換機(jī)F根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先級，選擇Port4為根端口，

選擇Port1和Port2為指定端口，同時阻塞端口Port3和Port5。從Port1和Port2發(fā)送新的配置消息：（23，15，81），其中，RootID=23RootPathCost=14+1=15發(fā)送BPDU的橋的BridgeID=81BridgeID:80Port1Port2Port3Port4Port5blockingblocking40，0，4023，18，12323，14，32123，14，10023，15，80root23，15，81BridgeID:8123，15，81BridgeID:23

RootBridgeBridgeID:100BridgeID:321BridgeID:123BridgeID:40RootPathCost=13RootPathCost=14RootPathCost=17RootPathCost=13F新加入交換機(jī)F后，BPDU消息的處理配置消息處理實例新加入的交換機(jī)F根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先級官場排座次，憑什么？憑官職的高低，官大一級壓死人。級別是最高標(biāo)準(zhǔn)，開會坐主席臺，一個人若是年紀(jì)大，級別不大，對不起，在這個場合你不能倚老賣老了，誰叫你的官沒有后輩大呢？座位往后排去。如果級別一樣，那怎么排？看你所在的機(jī)構(gòu)位階高低，同樣是五品官，從朝廷下來的比地方官員排在前面。欽差例外，欽差代表皇帝，哪怕是七品官下來，也排在地方二品大員的前面，不是這個七品芝麻官本人參加排序，而是他狐假虎威皇帝的權(quán)威至高無上。如果兩人在同一個衙門或位階一樣的衙門，官職級別又相同，按什么排呢？按科舉資歷，誰先中進(jìn)士，誰就是前輩，排在前面。如果同級別的官員，同一屆的進(jìn)士，那就按年齡，年兄排在前面?？傊?，咱們中國人在家或不在家，兩個人以上，就一定要把座次排好，分個你高我低，才能開始干工作。農(nóng)村里辦酒席，老人們在一起為誰坐上席要謙讓許久這正體現(xiàn)在中國排座次的重要性。等座次排定，才能動筷子吃飯。官場排座次，憑什么？生成樹協(xié)議不足端口從阻塞狀態(tài)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)必須經(jīng)歷兩倍的ForwardDelay時間，所以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變之后需要至少兩倍的ForwardDelay時間，才能恢復(fù)連通性如果網(wǎng)絡(luò)中的拓樸結(jié)構(gòu)變化頻繁，網(wǎng)絡(luò)會頻繁的失去連通性，這樣用戶就會無法忍受生成樹協(xié)議不足端口從阻塞狀態(tài)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)必須經(jīng)歷兩倍的For端口的狀態(tài)遷移端口的狀態(tài)遷移BD第12章層2交換技術(shù)2生成樹協(xié)議chinaIPlab課件BD第12章層2交換技術(shù)2生成樹協(xié)議chinaIPlab課件BD第12章層2交換技術(shù)2生成樹協(xié)議chinaIPlab課件RID:1111,10,2222RID:1111,11,1111RID:1111,11,3333RID:1111,11,2222333311112222RID:1111,10,2222RID:1111,11,11RID:1111,10,11111212RID:1111,12,1111RID:1111,13,3333RID:2222,0,2222BackboneFastdetectsindirectfailuresinthecoreofthebackbone.BackboneFastisacomplementarytechnologytotheUplinkFastfeature,whichrespondstofailuresonlinksdirectlyconnectedtoaccessswitches.BackboneFastoptimizesthemaximum-agetimer,whichdeterminestheamountoftimetheswitchstoresprotocolinformationreceivedonaninterface.WhenaswitchreceivesaninferiorBPDUfromthedesignatedportofanotherswitch,theBPDUisasignalthattheotherswitchmighthavelostitspathtotheroot,andBackboneFasttriestofindanalternatepathtotheroot.RID:1111,13,3333RID:2222,0,2222RID:1111,10,11111212RID:1111,1課程內(nèi)容

第二節(jié)快速生成樹協(xié)議(RSTP)課程內(nèi)容 第二節(jié)快速生成樹協(xié)議(RSTP)快速生成樹協(xié)議(RSTP)快速生成樹協(xié)議是從生成樹協(xié)議發(fā)展而來，實現(xiàn)的基本思想一致；快速生成樹具備生成樹的所有功能；快速生成樹改進(jìn)目的就是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，盡可能快的恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通性。快速生成樹協(xié)議(RSTP)快速生成樹協(xié)議是從生成樹協(xié)議發(fā)展而RSTP生成樹配置Switch(config)#Spanning-treemode?mst Multiplespanningtreemodepvst Per-Vlanspanningtreemoderapid-pvstPer-VlanrapidspanningtreemodeRSTP生成樹配置Switch(config)#Spanni生成樹配置－網(wǎng)橋的優(yōu)先級網(wǎng)橋ID由兩部分組成:Bridge

Priority

+

Bridge

MacAddress如果網(wǎng)絡(luò)中的所有交換機(jī)都在缺省配置下，根據(jù)配置消息比較原則，MAC地址最小的交換機(jī)被選為根橋，但是該交換機(jī)未必是理想的根橋，可以通過命令配置BridgePriority將合適的交換機(jī)推舉為根橋Spanning-treevlan1priority:<0-61440>bridgepriorityinincrementsof4096生成樹配置－網(wǎng)橋的優(yōu)先級網(wǎng)橋ID由兩部分組成:生成樹配置－端口開銷從本網(wǎng)橋到根橋的路徑上所有經(jīng)過端口的端口開銷之和為"根路徑開銷"RootPathCost生成樹配置－端口開銷從本網(wǎng)橋到根橋的路徑上所有經(jīng)過端口的端口生成樹配置－端口的ForwardDelayforwarddelay的配置需要注意：過長的ForwardDelay會導(dǎo)致生成樹的收斂太慢；過短的ForwardDelay可能會在拓?fù)涓淖兊臅r候，引入暫時的路徑回環(huán)。命令格式為：spanningtreetimerforward-delaycentiseconds生成樹配置－端口的ForwardDelayforwardportfast根端口(F)根端口(F)根橋HUB根端口(F)指定端口(F)Blockingportfast根端口(F)根端口(F)根橋HUB根端感謝感第十二章二層交換技術(shù)

生成樹協(xié)議第十二章二層交換技術(shù)

生成樹協(xié)議單點故障網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗤負(fù)湎擞捎趩吸c故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問題冗余拓?fù)鋮s帶來了重復(fù)幀、廣播風(fēng)暴和MAC地址表不穩(wěn)定的問題網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y單點故障網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗤負(fù)湎擞捎趩吸c故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗤負(fù)湎擞捎趩吸c故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問題冗余拓?fù)鋮s帶來了重復(fù)幀、廣播風(fēng)暴和MAC地址表不穩(wěn)定的問題網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗤負(fù)湎擞捎趩吸c故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問題網(wǎng)

單播幀主機(jī)X發(fā)送一單播幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機(jī)A和B學(xué)習(xí)到路由器Y會收到同一幀的兩個拷貝單播幀單播幀重復(fù)幀交換機(jī)A交換機(jī)B網(wǎng)段1網(wǎng)段2主機(jī)X路由器Y單播幀主機(jī)X發(fā)送一單播幀給路由器Y單播幀單播幀重復(fù)幀單點幀單點幀主機(jī)X發(fā)送一單點幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機(jī)A和B學(xué)習(xí)到交換機(jī)A和B都學(xué)習(xí)到主機(jī)X的MAC地址對應(yīng)端口0端口1端口2端口1端口2MAC地址表不穩(wěn)定(1)交換機(jī)A交換機(jī)

B網(wǎng)段1網(wǎng)段2主機(jī)X路由器YMAC地址表port1:0260.8c01.1111MAC地址表port1:0260.8c01.1111單點幀單點幀主機(jī)X發(fā)送一單點幀給路由器Y端口1端口2端

Unicast主機(jī)X發(fā)送一單點幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機(jī)A和B學(xué)習(xí)到交換機(jī)A和B都學(xué)習(xí)到主機(jī)X的MAC地址對應(yīng)端口0到路由器Y的數(shù)據(jù)幀在交換機(jī)A和B上會泛洪處理交換機(jī)A和B都錯誤學(xué)習(xí)到主機(jī)X的MAC地址對應(yīng)端口1MAC地址表不穩(wěn)定(2)單點幀端口1端口2端口1端口2交換機(jī)A交換機(jī)B網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器YMAC地址表port1:0260.8c01.1111單點幀MAC地址表port1:0260.8c01.1111port2:0260.8c01.1111Unicast主機(jī)X發(fā)送一單點幀給路由器YMAC地址表不廣播交換機(jī)A交換機(jī)B主機(jī)X發(fā)送一廣播信息廣播風(fēng)暴-1網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y廣播交換機(jī)A交換機(jī)B主機(jī)X發(fā)送一廣播信息廣播風(fēng)暴廣播廣播風(fēng)暴-2交換機(jī)A交換機(jī)B主機(jī)X發(fā)送一廣播信息網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y廣播廣播風(fēng)暴-2交換機(jī)A交換機(jī)B主機(jī)X發(fā)送一廣播信息廣播交換機(jī)不停地發(fā)出廣播信息廣播風(fēng)暴-3交換機(jī)A交換機(jī)B網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器Y廣播交換機(jī)不停地發(fā)出廣播信息廣播風(fēng)暴-3交換機(jī)A交換機(jī)更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致多重環(huán)路在第2層沒有能夠防止這種環(huán)路的機(jī)制服務(wù)器/主機(jī)工作站環(huán)路環(huán)路環(huán)路多重環(huán)路問題

廣播更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致多重環(huán)路服務(wù)器/主機(jī)工作站環(huán)路環(huán)路環(huán)環(huán)路的解決辦法:生成樹協(xié)議

Spanning-TreeProtocol將某些端口置于阻塞狀態(tài)就能防止冗余結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲挟a(chǎn)生環(huán)路

交換機(jī)A和B之間通過周期性的交換BPDU，保持A的端口2處于Block狀態(tài)。當(dāng)A在一段間之內(nèi)收不到B的端口2發(fā)來的BPDU后，就認(rèn)為B出了故障，將自己從Block狀態(tài)切換到Fording狀態(tài)，從而起到備份的作用。阻塞x網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X路由器YAB環(huán)路的解決辦法:生成樹協(xié)議

Spanning-TreePSTP運作基本概念橋的區(qū)分：根橋和非根橋網(wǎng)段的概念：每個網(wǎng)段(即一個沖突域)只有一個指定端口端口的區(qū)分：指定端口，根端口，非指定端口STP運作基本原則每個網(wǎng)絡(luò)只能有一個根橋，根橋具有最低的橋ID，根橋上的所有端口都是指定端口每個非根橋只能有一個根端口，根端口到達(dá)根橋代價最低每段只能有一個指定端口，指定端口到達(dá)根橋代價最低x指定端口(F)根端口(F)指定端口(F)非指定端口(B)根橋非根橋SWY100baseT10baseT生成樹運作STP的操作過程：第一步：選根橋

第二步：選端口根橋上所有的端口都是DP非根橋上只有一個RP網(wǎng)段上STP操作，一個網(wǎng)段只能

有一個DP，其他的端口要么

是RP，要么是NDP第三步：BLK所有的NDPSTP運作基本概念x指定端口(F)根端口(F)指定端口(F)交換機(jī)Y缺省的優(yōu)先級32768

(8000十六進(jìn)制)MAC0c0022222222交接機(jī)X缺省的優(yōu)先級32768

(8000十六進(jìn)制)MAC0c0011111111

BPDUBPDU=Bridgeprotocoldataunit(橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元)

(缺省地每2秒發(fā)送BPDU數(shù)據(jù))上圖中，

哪個交換機(jī)的橋ID最低?第一步：

RootBridge的選擇第一步：選根橋

根橋=有最低橋ID的橋（橋ID）橋ID=橋優(yōu)先級+橋MAC地址

交換機(jī)Y交接機(jī)XBPDUBPDU=Bridgepr交接機(jī)Y缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0022222222交換機(jī)X缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0011111111Rootbridgex端口0端口1端口0端口1100baseT100baseT

指定端口(F)根端口(F)非指定端口(B)指定端口(F)第二步：STP運算中選端口每個非根橋有且僅有一個根端口RP

RP的確定方法（從左到右依次比較下列數(shù)值，低優(yōu)先）：

根端口到達(dá)根橋Pathcost值+優(yōu)先級+MAC地址+Port號根端口RP和指定端口DP一般處于forwarding狀態(tài)，非指定NDP一般是blocked狀態(tài)Root

Bridge橋上面的端口選擇：根橋上所有的端口都是DP非根橋上只有一個RP網(wǎng)段上STP操作：一個網(wǎng)段只能有一個DP，其他的端口要么是RP，要么是NDP交接機(jī)Y交換機(jī)XRootbridgex端口0端口1端交接機(jī)Y缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0022222222交換機(jī)X缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0011111111Rootbridgex端口0端口1端口0端口1100baseT100baseT

指定端口(F)根端口(F)非指定端口(B)指定端口(F)第三步：BLK所有的NDP非指定NDP一般是blocked狀態(tài)Root

Bridge交接機(jī)Y交換機(jī)XRootbridgex端口0端口1端連接速率 代價(修訂的IEEE規(guī)范)代價(舊IEEE規(guī)范)----------------------------------------------------------------------------------------------------10Gbps 2 1 1Gbps 4 1100Mbps 19 1010Mbps 100 100

路徑代價連接速率 代價(修訂的IEEE規(guī)范)代價(舊I交換機(jī)YMAC0c0022222222缺省的優(yōu)先級32768交換機(jī)XMAC0c0011111111缺省的優(yōu)先級32768端口0端口1端口0端口110baseTx100baseTRoot

Bridge指定端口根端口(F)非指定端口(阻塞)指定端口生成樹重新生成交換機(jī)Y交換機(jī)X端口0端口1端口0端口110baseTxRoot

Bridge交換機(jī)YMAC0c0022222222缺省優(yōu)先級32768交換機(jī)XMAC0c0011111111缺省優(yōu)先級32768端口0端口1端口0端口110baseT100baseT指定端口根端口(F)非指定端口(阻塞)指定端口BPDUxMAXAGEx生成樹重新生成SwitchY在最多20秒后會發(fā)現(xiàn)從SwitchX來的BPDU信號消失，于是就重新計算STP。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，SwitchY將會是根橋，而且它的所有端口都會處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)(Designatedport)。xRoot

Bridge交換機(jī)Y交換機(jī)X端口0端口1網(wǎng)段網(wǎng)段1100baseTe1e2e4SW1mac：0c0011110000優(yōu)先級：32768SW2mac：0c0011111111優(yōu)先級：32768SW3mac：0c0022222222優(yōu)先級：32768e3e5網(wǎng)段2100baseT一個網(wǎng)段就是一個沖突域網(wǎng)段網(wǎng)段1e1e2e4SW1SW2SW3e3e5網(wǎng)段2一個網(wǎng)課程內(nèi)容

第一節(jié)生成樹協(xié)議(STP)課程內(nèi)容 第一節(jié)生成樹協(xié)議(STP)生成樹協(xié)議的基本原理基本思想：在網(wǎng)橋之間傳遞特殊的消息（BPDU配置消息），包含足夠的信息做以下工作：從網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)橋中，選出一個作為根網(wǎng)橋（Root）計算本網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最短路徑對每個LAN，選出離根橋最近的那個網(wǎng)橋作為指定網(wǎng)橋，負(fù)責(zé)所在LAN上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)橋選擇一個根端口，該端口給出的路徑是此網(wǎng)橋到根橋的最佳路徑選擇除根端口之外的包含于生成樹上的端口（指定端口）第二步：橋上面的端口選擇：根橋上所有的端口都是DP非根橋上只有一個RP第三步：BLK所有的NDP網(wǎng)段上STP操作：一個網(wǎng)段只能有一個DP，其他的端口要么是RP，要么是NDP第一步：選根橋

根橋=有最低橋ID的橋（橋ID）橋ID=橋優(yōu)先級+橋MAC地址生成樹協(xié)議的基本原理基本思想：在網(wǎng)橋之間傳遞特殊的消息（BP生成樹指定端口(F)根端口(F)根端口(F)根橋生成樹生成原則：Onerootbridgepernetwork(廣播域).Onerootportpernonrootbridge.Onedesignatedportpersegment

(沖突域).Nondesignatedportsareblocking.三個定義：根端口：非根橋中到達(dá)根橋代價最低的端口。指定端口：同一網(wǎng)段內(nèi)到達(dá)根橋代價最低的端口。網(wǎng)段：一個沖突域就是一個網(wǎng)段。HUB根端口(F)根端口(F)指定端口(F)Blocking指定端口(F)生成樹指定端口(F)根端口(F)根端口(F)根橋生成樹生成端口的幾種角色LearningForwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,進(jìn)行地址學(xué)習(xí)根端口(RP)：非根橋中到達(dá)根橋代價最低的端口。指定端口(DP)：同一網(wǎng)段內(nèi)到達(dá)根橋代價最低的端口。非指定端口(NDP)：一個沖突域就是一個網(wǎng)段。端口的幾種角色LearningForwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)端口的幾種狀態(tài)LearningForwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,進(jìn)行地址學(xué)習(xí)端口狀態(tài)端口能力Disabled不收發(fā)任何報文Blocking不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)接收但不發(fā)送BPDUs不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)Listening不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)接收并發(fā)送BPDUs不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)Learning不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)接收并發(fā)送BPDUs開始地址學(xué)習(xí)Forwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)接收并發(fā)送BPDUs進(jìn)行地址學(xué)習(xí)端口的幾種狀態(tài)LearningForwarding接收并轉(zhuǎn)發(fā)Whenyoupoweruptheswitch,spanningtreeisenabledbydefault,andeveryinterfaceintheswitch,VLAN,ornetworkgoesthroughtheblockingstateandthetransitorystatesoflisteningandlearning.Spanningtreestabilizeseachinterfaceattheforwardingorblockingstate.Whenthespanning-treealgorithmplacesaLayer2interfaceintheforwardingstate,thisprocessoccurs:1.Theinterfaceisinthelisteningstatewhilespanningtreewaitsforprotocolinformationtotransitiontheinterfacetotheblockingstate.2.Whilethespanningtreewaitsfortheforward-delaytimertoexpire,itmovestheinterfacetothelearningstateandresetstheforward-delaytimer.3.Inthelearningstate,theinterfacecontinuestoblockframeforwardingastheswitchlearnsend-stationlocationinformationfortheforwardingdatabase.4.Whentheforward-delaytimerexpires,spanningtreemovestheinterfacetotheforwardingstate,wherebothlearningandframeforwardingareenabled.端口的狀態(tài)遷移Whenyoupoweruptheswitch,根橋的選舉開始啟動時:BridgeID=RootID1、協(xié)議標(biāo)記、版本和消息類型總是為0。2、FLAGS（標(biāo)記域）包含下列類型：(1)TC(拓?fù)涓淖?位:該信號指示拓?fù)渥兓⒅该髟揃PDU是一個拓?fù)渥兓?/p>

通告(TCN)BPCU.如果該位沒有置位,則說明BPDU是一個配置BPDU.(2)TCA(拓?fù)涓淖兇_認(rèn))位,該位如果置位表示確認(rèn)收到一個TC位被置位的配

置消息.注意:這個字節(jié)非常重要,它可以迅速的使MAC信息過期.在以后將會涉及到它.根橋的選舉開始啟動時:1、協(xié)議標(biāo)記、版本和消息類型總是為0。配置消息的內(nèi)容配置消息也被稱作橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU）主要內(nèi)容包括根網(wǎng)橋的Identifier（RootID）從指定網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最小路徑開銷（RootPathCost）指定網(wǎng)橋的Identifier指定網(wǎng)橋的指定端口的Identifier即（RootID，RootPathCost，DesignatedBridgeID，DesignatedPortID）配置消息的內(nèi)容配置消息也被稱作橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU）配置消息的處理將各個端口收到的配置消息和自己的配置消息做比較，得出優(yōu)先級最高的配置消息更新本身的配置消息，主要工作有：選擇根網(wǎng)橋RootID：最優(yōu)配置消息的RootID計算到根橋的最短路徑開銷RootPathCost：如果自己是根橋，則最短路徑開銷為0，否則為它所收到的最優(yōu)配置消息的RootPathCost與收到該配置消息的端口開銷之和

基于最短路徑開銷RootPathCost，選擇根端口RootPort：如果自己是根橋，則根端口為0，否則根端口為收到最優(yōu)配置消息的那個端口選擇指定端口：包括在生成樹上處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的其他端口從指定端口發(fā)送新的配置消息配置消息的處理將各個端口收到的配置消息和自己的配置消息做比較配置消息處理實例Bridge81根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先級，選擇Port4為根端口，

選擇Port2為指定端口，同時阻塞端口Port3和Port5。從Port1和Port2發(fā)送新的配置消息：（23，15，81），其中，RootID=23RootPathCost=14+1=15發(fā)送BPDU的橋的BridgeID=81BridgeID:80Port2Port3Port4Port5blockingblocking23，18，12323，14，32123，14，10023，15，80rootBridgeID:8123，15，81BridgeID:23

RootBridgeBridgeID:100BridgeID:321BridgeID:123RootPathCost=13RootPathCost=14RootPathCost=17RootPathCost=13Bridge81從多個端口收到BPDU的處理過程配置消息處理實例Bridge81根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先配置消息處理實例新加入的交換機(jī)F根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先級，選擇Port4為根端口，

選擇Port1和Port2為指定端口，同時阻塞端口Port3和Port5。從Port1和Port2發(fā)送新的配置消息：（23，15，81），其中，RootID=23RootPathCost=14+1=15發(fā)送BPDU的橋的BridgeID=81BridgeID:80Port1Port2Port3Port4Port5blockingblocking40，0，4023，18，12323，14，32123，14，10023，15，80root23，15，81BridgeID:8123，15，81BridgeID:23

RootBridgeBridgeID:100BridgeID:321BridgeID:123BridgeID:40RootPathCost=13RootPathCost=14RootPathCost=17RootPathCost=13F新加入交換機(jī)F后，BPDU消息的處理配置消息處理實例新加入的交換機(jī)F根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先級官場排座次，憑什么？憑官職的高低，官大一級壓死人。級別是最高標(biāo)準(zhǔn)，開會坐主席臺，一個人若是年紀(jì)大，級別不大，對不起，在這個場合你不能倚老賣老了，誰叫你的官沒有后輩大呢？座位往后排去。如果級別一樣，那怎么排？看你所在的機(jī)構(gòu)位階高低，同樣是五品官，從朝廷下來的比地方官員排在前面。欽差例外，欽差代表皇帝，哪怕是七品官下來，也排在地方二品大員的前面，不是這個七品芝麻官本人參加排序，而是他狐假虎威皇帝的權(quán)威至高無上。如果兩人在同一個衙門或位階一樣的衙門，官職級別又相同，按什么排呢？按科舉資歷，誰先中進(jìn)士，誰就是前輩，排在前面。如果同級別的官員，同一屆的進(jìn)士，那就按年齡，年兄排在前面?？傊蹅冎袊嗽诩一虿辉诩?，兩個人以上，就一定要把座次排好，分個你高我低，才能開始干工作。農(nóng)村里辦酒席，老人們在一起為誰坐上席要謙讓許久這