Cisco 快速生成树协议RSTP 协议原理及配置
试验8 Cisco 快速生成树协议RSTP 协议原理及配置一、相关学问介绍1、生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避开环路二是在以太网络拓扑发生改变时，通过生成树协议达到收敛爱护的目的2、根网桥的选择流程： （1）第一次启动交换机时，自己假定是根网桥，发出BPDU报文宣告 （2）每个交换机分析报文，依据网桥ID选择根网桥，网桥ID小的将成为根网桥（先比较网桥优先级，假如相等，再比较MAC地址） （3）经过一段时间，生成树收敛，全部交换机都同意某网桥是根网桥4）若有网桥ID值更小的交换机加入，它首先通告自己为根网桥其它交换机比较后，将它当作新的根网桥而记录下来3、RSTP 协议原理STP并不是已经淘汰不用，事实上不少厂家目前还仅支持STPSTP的最大缺点就是他的收敛时间太长，对于现在网络要求靠牢靠性来说，这是不允许的，快速生成树的目的就是加快以太网环路故障收敛的速度 （1）RSTP 5种端口类型STP定义了4种不同的端口状态，监听（Listening），学习（Learning），阻断（Blocking）和转发 （Forwarding），其端口状态表现为在网络拓扑中端口状态混合（阻断或转发），在拓扑中的角色（根端口、指定端口等等）。
在操作上看，阻断状态和 监听状态没有区分，都是丢弃数据帧而且不学习MAC地址，在转发状态下，无法知道该端口是根端口还是指定端口RSTP有五种端口类型根端口和指定端口这两个角色在RSTP中被保留，阻断端口分成备份和替换端口角色生成树算法（STA）运用BPDU来确定端口的角色，端口类型也是通过比较端口中保存的BPDUB来确定哪个比其他的更优先1）根端口：非根桥收到最优的BPDU配置信息的端口为根端口，即到根桥开销最小的端口，这点和STP一样请留意图8-16上方的交换机，根桥没有根端口依据STP的选择根端口的原则，SW-1和SW-2和根连接的端口为根端口2）指定端口：与STP一样，每个以太网网段段内必需有一个指定端口假设SW-1的BID比SW-2 优先，而且SW-1的P1口端口ID比P2优先级高，那么P1为指定端口，如图8-17所示 图8-16 RSTP根端口 图8-17 指定端口的选择 3）替换端口假如一个端口收到另外一个网桥的更好的 BPDU，但不是最好的，那么这个端口成为替换端口，如图8-18所示对于SW-2来说，端口P3收到的BPDU比自己优先，自己为次优先，P3为替换端口4）备份端口假如一个端口收到同一个网桥的更好 BPDU，那么这个端口成为备份端。
当两个端口被一个点到点链路的一个环路连在一起时，或者当一个交换机有两个或多个到共享局域网段的连接时，一个备份端口才能存在如图8-19所示，SW-1的P1和P2口同时接入到以太网的同一网段，P1为指定端口，P2 优先级低，则P2端口为备份端口 图8-18 替换端口的选择 图8-19 备份端口的选择 5）禁用端口在快速生成树协议应用的网络运行中不担当任何角色4 RSTP配置吩咐介绍 PVST是Cisco私有的，为每个VLAN构造一棵生成树（1） 启用生成树Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list （2）设置根网桥Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list root primary | secondary（3） 修改网桥的优先级Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list priority Bridge-priority（4） 修改端口成本Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list cost cost（5） 修改端口优先级Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list port-priority priority（6） 配置上行速链路配置上行速链路的作用：当接入层或汇聚层的交换机主用的上行链路断开的时候，被堵塞的端口快速装换到转发状态，不须要经过侦听和学习状态，配置了上行速链路后交换机的优先级变为49152，成本增加3000Switch(config)#spanning-tree uplinkfast（7） 配置端口速链路配置速端口的作用：不经过侦听和学习状态，干脆进入到转发状态，但是该端口依旧会运行生成树协议，假如检测到环路，也能够将转发状态转换为堵塞状态，配置在连接终端的接口上。
Switch(config-if)#spanning-tree portfast（8）查看生成树的配置Switch#show spanning-tree（9） 查看某个VLAN的生成树具体信息Switch#show spanning-tree vlan vlan-id detail（10） EthernetChannel－以太通道§ 多条线路负载均衡，带宽提高§ 容错，当一条线路失效时，其他线路通信，不会丢包 配置接口为以太通道模式Switch(config)# interface range fastEthernet 0/1 – 2Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on（11） 查看以太通道的配置Switch# show etherchannel 1 summary二、试验配置步骤 STP的全称是spanning-tree protocol,STP协议，它是一个二层的链路管理协议，它在供应链路冗余的同时防止网络产生环路，与VLAN协作可以供应链路负载均衡生成树协议现已经发展为多生成树协议和快速生成树协议(RSTP,Rapid Spanning Tree Protocol,IEEE802.1W)。
两台Cisco 2960交换机运用两个百兆端口相连，默认状况下STP协议启用的通过两台交换机之间传送BPDU协议数据单元，选出根交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态上图中标记为黄色的端口处于block状态1） SW1配置stp设置23、24端口为trunkinterface FastEthernet0/23switchport mode trunkinterface FastEthernet0/24switchport mode trunk创建vlan10、20，将端口划分vlaninterface FastEthernet0/1switchport access vlan 10interface FastEthernet0/2switchport access vlan 20交换机默认启动stp——pvst ，更改rstp——rapid-pvstspanning-tree mode rapid-pvst spanning-tree vlan 10,20 // stp默认状况对vlan 1起作用，不能删除，当新建vlan后，对新建vlan同样起作用因此，此吩咐可以忽视2）SW2配置stp配置吩咐和SW1相同。
3）比较根网桥从上图中得知，SW1为根网桥 在真实设备上不行能存在相同mac地址的状况比较根网桥原则，先比较优先级，越小说明级别越高，假如优先级相同就比较mac地址，越小优先级越高此外，还了解到SW1上fa0/23 ，fa/24为指定端口SW2上的fa0/23为根端口fa0/24为替代端口，故端口显示橙黄色状态SW1#show spanning-tree VLAN0010Spanning tree enabled protocol rstpRoot ID Priority 32778Address 0003.E441.ADB6This bridge is the rootHello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 secBridge ID Priority 32778 (priority 32768 sys-id-ext 10)Address 0003.E441.ADB6Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 secAging Time 20Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------Fa0/1 Desg FWD 19 128.1 P2pFa0/23 Desg FWD 19 128.23 P2pFa0/24 Desg FWD 19 128.24 P2pSW2#show spanning-tree VLAN0010Spanning tree enabled protocol rstpRoot ID Priority 32778Address 0003.E441.ADB6Cost 19Port 23(FastEthernet0/23)Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 secBridge ID Priority 32778 (priority 32768 sys-id-ext 10)Address 00D0.BC77.8743Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 secAging Time 20Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------Fa0/1 Desg FWD 19 128.1 P2pFa0/23 Root FWD 19 128.23 P2pFa0/24 Altn BLK 19 128.24 P2p（4） 修改Brigde ID，重新选SW2为根网桥SW2(config)#spanning-tree vlan 10,20 priority 4096SW2#show spanning-tree VLAN0010Spanning tree enabled protocol rstpRoot ID Priority 4106Address 00D0.BC77.8743This bridge is the rootHello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 secBridge ID Priority 4106 (priority 4096 sys-id-ext 10)Address 00D0.BC77.8743Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 secAging Time 20Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------Fa0/1 Desg FWD 19 128.1 P2pFa0/23 Desg FWD 19 128.23 P2pFa0/24 Desg FWD 19 128.24 P2pSW1#show spanning-tree VLAN0010Spanning tree enabled protocol rstpRoot ID Priority 4106Address 00D0.BC77.8743Cost 19Port 23(FastEthernet0/23)Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 secBridge ID Priority 32778 (priority 32768 sys-id-ext 10)Address 0003.E441.ADB6Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 secAging Time 20Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------Fa0/1 Desg FWD 19 128.1 P2pFa0/23 Root FWD 19 128.23 P2pFa0/24 Altn BLK 19 128.24 P2p修改后发觉SW1的 fa0/24端口变成替代端口。
为什么呢？ 这是因为交换机在选举根端口时会首先考虑根路径成本，这里都是19，再比较发送网桥id大小，这里是同一个根网桥最终比较发送端口id大小，23比24小，所以23端口成为根端口而24端口因为非根非指定端口就只能堵塞block这里指定端口被根网桥的发送端口占了，因为它的开销最小附注：在学习STP时，根端口、指定端口、转发端口的指定规则：l 根网桥的全部端口都是指定的l 非根网桥到根网桥开销最小的端口是根端口l 与其他网桥的根端口相连的端口都是指定的l 依据以上规则就确定了根端口和指定端口后，既不是根端口又不是指定端口的就成为堵塞端口l 至于根端口和指定端口的区分，是这样的：根端口：先比较cost，假如相等，则比较端口标识符ID，低则优指定端口：先比较cost，假如相等，则比较桥ID桥ID由priority和MAC组成，低则优。
