1.6 运行快速生成树协议实现交换网冗余链路 生成树协议（课件）-高二《网络设备配置与管理项目式教程》同步精品课堂（电工版2023）

运行快速生成树协议实现 交换网冗余链路 教学目标 能够规划、设计交换网络的冗余链路，提高网络可靠性； 能够正确配置交换网络的快速生成树协议； 能够配置交换网络中的根交换机和非根交换机的根端口； 能够描述冗余交换网络的模型、广播风暴、多帧复制和MAC地址表抖动等概念； 能够描述生成树协议（STP）和快速生成树协议（RSTP）的基本原理和工作过程； 培养学生网络工程可靠性设计的基本素养。 工作任务 中小型计算机网络一般采用接入层、汇聚层和核心层三层网络拓扑结构。通常用二层交换机作为接入层设备，将计算机接入网络；用三层交换机作为汇聚层设备，将各子网连接起来，并与核心层设备或服务器群连接。在接入层与汇聚层之间通常有一条链路连接一个子网，这条链路就成为这个子网与网络其它部分连接的唯一通路，一旦这条链路出现故障，这个子网与网络其它部分的通信就中断。为了提高网络的可靠性，需要在接入层与汇聚层之间增加冗余链路，需要对网络进行规划和配置，以实现交换网络的冗余链路。 网络拓扑 交换网络的冗余链路拓扑结构 操作步骤（演示） 步骤1 配置三台交换机主机名，将三台交换机之间连接的端口设置为Trunk模式。 步骤2 在三台交换机上启用快速生成树协议。 步骤3 设置交换机优先级，指定Switch1为根交换机。 步骤4 设置非根交换机端口优先级，指定Switch2的F0/24为根端口，Switch3的F0/24为根端口。 步骤5 查看网络生成树配置及其状态。 步骤6 验证测试网络生成树协议运行。 操作要领 锐捷交换机生成树协议默认情况是关闭的，必须手工开启生成树协议，而思科交换机生成树协议默认是开启的; 锐捷交换机默认为MSTP协议，每台交换机上运行的生成树协议必须统一版本； 按默认参数选举产生的根网桥和根端口不一定符合设计需要，为优化网络流量，需要指定根网桥和根端口； 当网络上有多个VLAN时，PVST（Per Vlan STP）会为每个VLAN构建一棵STP树。思科交换机默认的模式就是PVST。 在PVST中，交换机为每个VLAN都构建一棵STP树，不仅会带来CPU很大的负载，也会占用大量带宽。MST则是把多个VLAN映射到一棵STP树上，从而减少了网络中STP树数量。MST可以同STP和PVST兼容。 相关知识—网络中存在的单点故障 故障 网络中的单点故障可导致网络无法正常工作 相关知识—交换网络中的冗余链路 故障 在网络中提供冗余链路解决单点故障问题 相关知识—冗余链路出现的问题—环路 冗余链路会造成网络环路,当交换网络中出现环路会产生广播风暴、多帧复制和MAC地址表不稳定等现象。严重影响网络正常运行。 发送一个广播帧 广播风暴 相关知识—多帧复制和MAC地址表不稳定 SwitchA PC1 F0/3 F0/5 PC1在我 的F0/3口 PC1在我 的F0/5口 去往PC1的帧 去往PC1的帧 相关知识—环路问题的解决 1、主要链路正常时，断开备份链路 2、主要链路出故障时,自动启用备份链路 相关知识—生成树协议 生成树协议（spanning-tree protocol）由IEEE 802.1d标准定义； 生成树协议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。 相关知识—BPDU(网桥协议数据单元） 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:由2字节优先级和6字节MAC组成 Cost of Path：路径开销是从Switch到Root Bridge的方向叠加的 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 Hello Time:发送BPDU的周期,默认2秒 Port ID:端口信息由1字节端口优先级和1字节端口 ID组成 Forward Delay：BPDU全网传输延迟,默认15秒 相关知识—生成树协议避免环路 switchA switchC switchB A为根交换机 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） 相关知识—生成树协议避免环路（续） switchA switchC switchB A为根交换机 所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径 此为最短路径 此为最短路径 相关知识—生成树协议避免环路（续） switchA switchC switchB