授課標(biāo)題：情境三交換機(jī)配置任務(wù)3.3生成樹協(xié)議STP（1）（2）授課班級課次課時4授課時間授課地點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)思政目標(biāo)能夠?qū)粨Q機(jī)的生成樹協(xié)議進(jìn)行配置了解STP產(chǎn)生的背景掌握STP基本工作原理掌握RSTP、PVST和MSTP基本原理培養(yǎng)學(xué)生分析判斷的能力培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的能力培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力學(xué)習(xí)科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)、勇于創(chuàng)新的精神。理解當(dāng)代的工匠精神。英語詞匯課前訓(xùn)練英語詞匯：alternate替代、designated指定、Disabled關(guān)閉狀態(tài)、Blocking堵塞狀態(tài)、Listening偵聽狀態(tài)、Learning學(xué)習(xí)狀態(tài)、Forwarding轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)、課前準(zhǔn)備：教學(xué)課件、音視頻資料、相關(guān)實(shí)驗(yàn)軟件教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：stp基本原理和作用教學(xué)難點(diǎn)：stp基本原理思政內(nèi)容與元素思政內(nèi)容：? 團(tuán)隊(duì)合作與分工協(xié)作：在STP生成樹，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作的重要性，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分工協(xié)作，共同完成任務(wù)。? 安全意識與風(fēng)險管理：通過STP配置的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識和風(fēng)險管理能力，確保網(wǎng)絡(luò)配置的安全性和穩(wěn)定性。思政元素：? 團(tuán)隊(duì)精神：通過團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和集體榮譽(yù)感。? 風(fēng)險預(yù)防：強(qiáng)調(diào)風(fēng)險預(yù)防的重要性，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會識別潛在風(fēng)險，制定有效的預(yù)防措施。能力訓(xùn)練任務(wù)描述及器材準(zhǔn)備小李剛剛大學(xué)畢業(yè)，應(yīng)聘到一家網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司做網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工程師，負(fù)責(zé)企事業(yè)單位網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)維的外包服務(wù)。負(fù)責(zé)企事業(yè)單位中網(wǎng)絡(luò)及其外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護(hù)、管理、故障排除等日常工作，確保服務(wù)的單位網(wǎng)絡(luò)日常的正常運(yùn)作。任務(wù)描述：生成樹協(xié)議STP原理和基本配置器材準(zhǔn)備：HCL模擬軟件等授課步驟教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)手段學(xué)生活動時間安排告知（教學(xué)目的）本任務(wù)是掌握生成樹協(xié)議的原理和配置方法教師講授演示課件演示學(xué)生觀看2分鐘教學(xué)內(nèi)容引入或演示一個局域網(wǎng)中通常由多臺交換機(jī)互聯(lián)而成，為了避免廣播風(fēng)暴，需要保證在網(wǎng)絡(luò)中不出現(xiàn)環(huán)路。有就是說，所有鏈路應(yīng)該組成一顆無回環(huán)的樹，既要保證無環(huán)路又要鏈路冗余，生成樹協(xié)議就實(shí)現(xiàn)了這樣的功能。教師講授演示課件演示操作演示學(xué)生觀看3分鐘任務(wù)一第一部分生成樹協(xié)議分析一、生成樹產(chǎn)生的背景二層交換網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)之間通過多條鏈路互連時，雖然能夠提升網(wǎng)絡(luò)可靠性，但同時也會帶來環(huán)路問題。產(chǎn)生環(huán)路的原因：有冗余鏈路，交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)行為，環(huán)路引起的問題：1.廣播風(fēng)暴：交換機(jī)進(jìn)行泛洪操作（廣播幀），環(huán)路會引起廣播風(fēng)暴。網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)會收到重復(fù)數(shù)據(jù)幀，對設(shè)備性能消耗很大。2.MAC地址表震蕩環(huán)路會引起MAC地址表震蕩。MAC地址表震蕩后學(xué)習(xí)到的覆蓋前面學(xué)習(xí)，表項(xiàng)不斷的更新，會致使錯誤的mac地址表出現(xiàn)，可能導(dǎo)致用戶無法進(jìn)行通信。STP的主要作用：1.消除環(huán)路：通過阻塞端口來消除環(huán)路。也就是把有回路的網(wǎng)橋修剪成一個無回路的樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.鏈路備份：當(dāng)活動路徑發(fā)生故障時，激活備份鏈路，及時恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連通性。二、生成樹協(xié)議STPSTP（SpanningTreeProtocol，生成樹協(xié)議）是用于在局域網(wǎng)中消除數(shù)據(jù)鏈路層物理環(huán)路的協(xié)議。通過在橋之間交換BPDU（BridgeProtocolDataUnit，橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元），來保證設(shè)備完成生成樹的計算過程。1.配置BPDU的生成和傳遞配置BPDU包含以下重要信息，完成生成樹計算根橋ID（RootID）根路徑開銷（RootPathCost）指定橋ID（DesignatedBridgeID）指定端口ID（DesignatedPortID）各臺設(shè)備的各個端口在初始時生成以自己為根橋（RootBridge）的配置消息，向外發(fā)送自己的配置消息網(wǎng)絡(luò)收斂后，根橋向外發(fā)送配置BPDU，其他的設(shè)備對該配置BPDU進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)第二部分生成樹協(xié)議工作原理一、名詞解釋橋ID（brigeID-網(wǎng)橋ID）：網(wǎng)絡(luò)中每臺設(shè)備都有自己的橋ID橋ID=橋優(yōu)先級（默認(rèn)為）+橋MAC地址————————————————BID（橋ID）：橋ID共64位，由16位的橋優(yōu)先級與48位的橋MAC地址組成。但是在配置橋ID的時候僅僅可以配置橋優(yōu)先級（橋MAC地址直接引用，當(dāng)然可以通過修改MAC地址來修改）并且，橋優(yōu)先級的低12位是拓展的SystemID，這12位在STP或者RSTP中恒為0，所以實(shí)際上橋ID的64位中，可以配置的是橋優(yōu)先級的高4位。配置的范圍是：0000，0000，0000，0000-1111，0000，0000，0000?（0-61440）因?yàn)榈?2位不能變（恒為0）所以每次至少改變1，0000，0000，0000的數(shù)值，換算成10進(jìn)制為4096。————————————————BPDU（橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）中包含：根橋ID根路徑開銷：簡稱開銷，用來判定到達(dá)根橋的距離參數(shù)指定橋ID指定端口ID二、先說兩條原則：1“小”的優(yōu)先原則2發(fā)送接口不加開銷，接收端口加開銷三、生成樹協(xié)議STP選舉過程1.選舉根網(wǎng)橋或者叫根交換機(jī)判斷橋ID先看橋優(yōu)先級，小的優(yōu)先；橋優(yōu)先級相同，看橋MAC地址華三查看橋MAC命令：displaydevicemanuinfo#查看序列號2.其余為非根端口3.確定端口的角色根端口(rootportPR)：在每一個非根交換機(jī)上，有且只有一個，距離根交換機(jī)，最近的端口指定端口(designatedportDP)：在每一個物理段(沖突域)，有且只有一個，距離根交換機(jī)，最近的端口替代端口(alternateport)：非指定端口也非根端口的端口。置于阻塞狀態(tài)，不轉(zhuǎn)發(fā)普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。如果根端口失效，比較后判斷是否變?yōu)楦丝?。如何比較呢？再說三個比較順序1）根路徑開銷=BPDU（橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）中的開銷值（先比較）+接收端口的鏈路開銷值（后比較）2）橋ID=橋優(yōu)先級（0-61440（65535），4096的倍數(shù)，默認(rèn)值32768）（先比較）+橋MAC地址（后比較）3）端口ID=端口優(yōu)先級（先比較）+端口索引號（后比較）端口角色確定過程1）根橋上的所有端口為指定端口2）為每個非根橋選擇一個根端口3）為每個物理段選出“指定橋”，指定橋到該物理段的端口作為指定端口，負(fù)責(zé)所在物理段上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。4）將非根端口和非指定端口設(shè)置為替代端口，處于阻塞狀態(tài)，不轉(zhuǎn)發(fā)普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。端口狀態(tài)5種：Disabled關(guān)閉狀態(tài)：端口沒有開啟Blocking堵塞狀態(tài)：A端口最終狀態(tài)，僅能接收并處理BPDU不能轉(zhuǎn)發(fā)BPDU，也不能轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量。Listening偵聽狀態(tài)：端口角色的選舉Learning學(xué)習(xí)狀態(tài)：構(gòu)建MAC地址表項(xiàng)，為了后期轉(zhuǎn)發(fā)做鋪墊Forwarding轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)端口狀態(tài)遷移端口被選為指定端口或根端口后，需要從Blocking狀態(tài)經(jīng)Listening和Learning才能到Forwarding狀態(tài)默認(rèn)的ForwardingDelay時間是15秒生成樹的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ForwardingDelay時間如果網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁，網(wǎng)絡(luò)會頻繁地失去連通性RSTPRSTP（RapidSpanningTreeProtocol，快速生成樹協(xié)議）是STP協(xié)議的優(yōu)化版RSTP具備STP的所有功能RSTP可以實(shí)現(xiàn)快速收斂：在某些情況下，端口進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的延時大大縮短，從而縮短了網(wǎng)絡(luò)最終達(dá)到拓?fù)浞€(wěn)定所需要的時間。RSTP的改進(jìn)STP、RSTP的問題Trunk鏈路上實(shí)際上運(yùn)行著多個VLAN所有VLAN共用一棵生成樹無法實(shí)現(xiàn)不同VLAN在多條Trunk鏈路上的負(fù)載分擔(dān)PVSTPVST（PerVLANSpanningTree）每個VLAN上運(yùn)行一個STP或RSTP協(xié)議，不同VLAN之間的生成樹完全獨(dú)立。在多條Trunk鏈路上實(shí)現(xiàn)單VLAN級負(fù)載分擔(dān)MSTPMSTP（MultipleSpanningTreeProtocol，多生成樹協(xié)議）將多個VLAN捆綁到一個實(shí)例，每個實(shí)例生成獨(dú)立的生成樹在多條Trunk鏈路上實(shí)現(xiàn)VLAN級負(fù)載分擔(dān)四種生成樹協(xié)議特性的比較MSTP、PVST具有RSTP的快速收斂，同時又具有負(fù)載分擔(dān)機(jī)制MSTP兼容STP和RSTP教師演示操作演示學(xué)生觀看55分鐘訓(xùn)練一案例分析生成樹協(xié)議各端口角色。學(xué)生操作學(xué)生操作教師輔導(dǎo)實(shí)際操作40分鐘任務(wù)二STP基本配置開啟設(shè)備STP特性[Switch]stpglobalenable關(guān)閉端口的STP特性[Switch-Ethernet1/0/1]undostpenable配置STP的工作模式[Switch]stpmode{stp|rstp|pvst|mstp}配置當(dāng)前設(shè)備的優(yōu)先級[Switch]stp[instanceinstance-id]prioritypriority配置端口為邊緣端口[Switch-Ethernet1/0/1]stpedged-port教師演示操作演示學(xué)生觀看20分鐘訓(xùn)練二實(shí)驗(yàn)2.4.1分析STP配置根網(wǎng)橋?qū)W生操作學(xué)生操作教師輔導(dǎo)實(shí)際操作35分鐘任務(wù)考核評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)任務(wù)實(shí)驗(yàn)要求評價學(xué)生操作學(xué)生操作教師輔導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)作業(yè)2分鐘教學(xué)內(nèi)容總結(jié)、歸納本任務(wù)學(xué)習(xí)了生成樹協(xié)議的原理和配置方法。教師講授演