【路由交换实验】生成树STP（stp，rstp，mstp）
理論
冗余的重要性
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?叫做MAC地址表的震蕩
為了增加網(wǎng)絡(luò)的可靠性，有必要引入雙鏈路的備份，但是引入冗余鏈路以后，網(wǎng)絡(luò)里面又產(chǎn)生了環(huán)路，產(chǎn)生一系列廣播風(fēng)暴的問題，可以使用STP生成樹協(xié)議來解決這個(gè)問題。生成樹協(xié)議可以在提高可靠性的同時(shí)，又能避免環(huán)路帶來的各種問題，它是怎么辦到的？
?STP的基本思想就是阻斷一些接口，把環(huán)路打破，形成一個(gè)樹的結(jié)構(gòu)
生成樹協(xié)議通過在交換機(jī)之間交換BPDU來實(shí)現(xiàn)生成樹協(xié)議，核心就是大家協(xié)商好到底要阻塞哪些端口來打破環(huán)路
STP工作原理：
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?上圖中有ABC三個(gè)交換機(jī)，明顯存在環(huán)路，我們?cè)谌齻€(gè)交換機(jī)上都運(yùn)行STP協(xié)議
第一步：選舉根橋
在最早的時(shí)候，每個(gè)交換機(jī)都認(rèn)為自己是根橋，但是在交換了BPDU以后，大家一致選舉唯一的交換機(jī)作為根橋，那怎么選舉呢？PK的是他們的橋ID
?橋ID由兩個(gè)部分組成，前面兩個(gè)字節(jié)橋優(yōu)先級(jí)，默認(rèn)是32768，優(yōu)先級(jí)是可以通過命令來配置改變的，后面四個(gè)字節(jié)是這個(gè)交換機(jī)的MAC地址，MAC地址是固化在交換機(jī)上面不可更改的。
上圖中SWA的橋ID是4096 AA，SWB的橋ID是32768 BB，SWC的橋ID是32768 CC
顯然SWA的橋ID更小，所以SWA成功當(dāng)選為根橋。
第二步：為那些非根橋的交換機(jī)選舉唯一的一個(gè)根端口
?在這個(gè)例子里SWB和SWC都沒有選舉為根橋，所以SWB和SWC都需要選舉根端口，我們以SWB為例來看它怎么選舉根端口：
SWB有兩個(gè)接口G0/0/1和G0/0/2，那么這兩個(gè)接口要PK的是根路徑代價(jià)（開銷）
?SWB上的G0/0/1，計(jì)算根路徑開銷。我們從根交換機(jī)要到達(dá)SWB的G0/0/1，它只要走左上這條路就可以，路徑開銷代價(jià)是0
G0/0/2，從根交換機(jī)到2號(hào)端口要走右邊這條路先經(jīng)過SWC，這時(shí)候根路徑開銷是0，再從SWC的一號(hào)端口進(jìn)，一號(hào)端口是2000再到SWB，整個(gè)路徑開銷代價(jià)是20000
現(xiàn)在SWB一號(hào)路徑開銷代價(jià)是0，二號(hào)端口的根路徑開銷代價(jià)是20000,1號(hào)路徑的開銷小，所以G0/0/1成功選舉為SWB這個(gè)交換機(jī)的根端口
同理SWC也會(huì)選舉它的1號(hào)端口作為它的根端口。
第三步：給每一個(gè)網(wǎng)段選舉一個(gè)唯一的指定端口
?每一條鏈路就是一個(gè)網(wǎng)段，我們這個(gè)例子有三個(gè)網(wǎng)段，先來看左邊這個(gè)網(wǎng)段的兩個(gè)端口：SWB上的G0/0/1和SWA上的G0/0/1，那個(gè)端口的根路徑開銷越小呢？A交換機(jī)的1號(hào)端口直接就在根交換機(jī)上，當(dāng)然離根交換機(jī)最近，所以選舉A交換機(jī)的1號(hào)口作為左邊這個(gè)網(wǎng)段的指定端口。
對(duì)于下面的網(wǎng)段SWB的2號(hào)端口它的根路徑開銷是20000，SWC的二號(hào)端口也是2000，在根路徑開銷相同的情況下，比較橋ID，swb的橋id比swc小，所以swb的二號(hào)端口成功當(dāng)選為下面這個(gè)網(wǎng)段的指定端口
第四步：
?G0/0/2會(huì)成為預(yù)備端口，這樣stp工作完成，最后決定阻塞SWC的2號(hào)端口，成功將這個(gè)環(huán)路打破
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一個(gè)端口從阻塞狀態(tài)首先會(huì)進(jìn)入listening狀態(tài)，然后過了15s進(jìn)入learning狀態(tài)，再過15s進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)
剛才我們?yōu)榱舜蚱七@個(gè)環(huán)路，把SWC的2號(hào)端口阻塞，但是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)某個(gè)鏈路突然斷掉，網(wǎng)絡(luò)不同，那我們備用的SWC的2號(hào)端口應(yīng)該頂上去使用，這個(gè)端口會(huì)經(jīng)過20s時(shí)間察覺到拓?fù)渥兓?#xff0c;需要啟用，然后進(jìn)入listening狀態(tài)，過15s進(jìn)入learning，再過15s進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。一個(gè)阻塞端口在需要啟用的時(shí)候，從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)要50s。這個(gè)時(shí)間叫STP收斂時(shí)間。
?50s對(duì)于緊急的業(yè)務(wù)，關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)來講實(shí)在是太長(zhǎng)了，所以RSTP出現(xiàn)了，RSTP是快速生成樹協(xié)議，rapid spanning tree protocol，實(shí)際上它是在STP里面增加了一些讓收斂時(shí)間能夠變小的措施，然后形成了一個(gè)改進(jìn)版的新的協(xié)議。
?小結(jié)：為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性我們經(jīng)常需要一些冗余的鏈路，冗余的鏈路會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)里面出現(xiàn)環(huán)路，出現(xiàn)環(huán)路會(huì)導(dǎo)致廣播風(fēng)暴等一系列問題，為了避免這些問題，我們用stp來打破環(huán)路，stp收斂速度比較慢要50s，所以我們有了改進(jìn)的rstp來減少收斂時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1 生成樹協(xié)議
?這個(gè)拓?fù)溆昧藘膳_(tái)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)了雙鏈路的備份，中間的雙鏈路就構(gòu)成了環(huán)路，環(huán)路會(huì)造成廣播風(fēng)暴的問題，我們運(yùn)行stp打破環(huán)路
實(shí)驗(yàn)步驟：
?1、配置PC的IP地址
2、查看默認(rèn)開啟的生成樹協(xié)議。在默認(rèn)情況下，我們什么也沒有配置過，這個(gè)時(shí)候，交換機(jī)已經(jīng)默認(rèn)跑了某一個(gè)版本的生成樹協(xié)議，那它跑的是什么版本呢？我們可以用用dis stp查看，這條命令顯示的東西非常多，我們先找mode，mode顯示swa和swb的stp版本都是mstp，我們知道stp有stp，rstp和mstp三個(gè)版本，華為交換機(jī)默認(rèn)啟用的生成樹協(xié)議是mstp。然后我們?cè)倏匆幌聇ime信息，這里顯示mstp默認(rèn)的時(shí)間設(shè)置，swa和swb一樣，hello是2s，maxage是20s，fwdly是15s（forward delay），maxhop是20s。接下來找cist bridge信息，這個(gè)信息是橋ID的信息，可以判斷出根交換機(jī)是A。
3、觀察接口狀態(tài)0/0/2是alte discarding被阻塞，swa是根交換機(jī)，swb的1號(hào)口是根端口，swb的2號(hào)口被阻塞。環(huán)路被打破
4、1號(hào)端口的編號(hào)更小，1號(hào)端口當(dāng)選為swb的根端口
我不想跑smtp想換成stp：
?現(xiàn)在SWB設(shè)置為了根交換機(jī)。（把swb的優(yōu)先級(jí)改了）
?收斂時(shí)間30~50s
2號(hào)口頂上來用了，因?yàn)閟wa的端口被shutdown了。
實(shí)驗(yàn)2 快速生成樹協(xié)議的配置
和實(shí)驗(yàn)1一樣，主要是體會(huì)時(shí)間是不是更快
實(shí)驗(yàn)演示
實(shí)驗(yàn)1 生成樹協(xié)議
1、配置PC的IP地址、子網(wǎng)掩碼
2、查看默認(rèn)開啟的生成樹協(xié)議
現(xiàn)在交換機(jī)默認(rèn)跑起來，已經(jīng)察覺到了雙鏈路備份，有環(huán)路，馬上就跑生成樹協(xié)議了
在swb上用dis stp查看stp信息
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所以A當(dāng)選為了根交換機(jī)
?我們可以用dis stp bri
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?現(xiàn)在SMTP工作的結(jié)果是A當(dāng)選為根交換機(jī)兩個(gè)接口都工作，B的一號(hào)口當(dāng)選為根端口，在工作，二號(hào)口處于阻塞狀態(tài)，環(huán)路被打破！
B交換機(jī)為什么選擇1號(hào)口作為根端口，而不選擇2號(hào)口？
這要看根路徑開銷，但是這兩個(gè)口到根交換機(jī)距離一樣啊，在距離一樣的情況下就要看他們的端口號(hào)id，他們的端口號(hào)id是由他們端口的優(yōu)先級(jí)+端口號(hào)碼組成的，因?yàn)镚0/0/1的編號(hào)比G0/0/2的編號(hào)小一點(diǎn)，所以勝出，所以一號(hào)口作為根端口。
4、現(xiàn)在我們的生成樹協(xié)議是mstp，我想換成stp模式
stp mode stp
[SWB]stp mode stp
[SWA]stp mode stp
現(xiàn)在是A是根交換機(jī)，但是我覺得B的性能更好，我希望B為根交換機(jī)。我們知道誰當(dāng)選根交換機(jī)是PK他們的優(yōu)先級(jí)+他們的MAC地址的，但是他們的MAC地址是不能換的，所以我們改變優(yōu)先級(jí)讓B當(dāng)選為根交換機(jī)
我們知道默認(rèn)優(yōu)先級(jí)是32768，現(xiàn)在把B的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為4096
[SWB]stp priority 4096
現(xiàn)在dis stp
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?5、測(cè)試STP收斂時(shí)間
用ping，在pc1上去pingPC2
先PC1上ping 192.168.0.137 -t
現(xiàn)在B是根交換機(jī)，A是非根交換機(jī)，A的0/0/2阻塞，所以ping包走的路線是用上面那根線，現(xiàn)在人為破壞上面這根鏈路，下面的那條鏈路就會(huì)頂上去
我們?cè)赟WA上進(jìn)入1號(hào)口
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?收斂太慢了，所以我們有了rstp。
MSTP理論
mstp全稱多生成樹協(xié)議，它是通過802.1s來進(jìn)行定義的
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?這個(gè)拓?fù)鋱D是個(gè)環(huán)，肯定要用到生成樹協(xié)議，華為交換機(jī)默認(rèn)采用的就是MSTP
假設(shè)在上面這個(gè)圖中有四個(gè)vlan，SW1為根交換機(jī)，SW2為次根交換機(jī)（備份根），那么他會(huì)阻塞誰？
SW2上的G0/0/2和SW3上的G0/0/6為根端口，很顯然SW2上的e0/0/3為指定端口，阻塞SW3上的e0/0/5
那么也就是說在這個(gè)拓?fù)鋱D最終形成了下面這個(gè)拓?fù)?#xff1a;
?那么右邊那條線路就是浪費(fèi)的，怎么辦呢？用mstp
假設(shè)，這四個(gè)vlan，我給他劃分兩個(gè)組，比如10,20在一組，30，40在一組。
那么對(duì)于【10,20】這個(gè)組，我讓他生成一棵樹
對(duì)于【30,40】，也生成一棵樹
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?兩個(gè)VLAN走左邊，兩個(gè)走右邊，達(dá)到了負(fù)載均衡，不會(huì)有空余的線路浪費(fèi)
這個(gè)“組”在MSTP里面叫“實(shí)例”通過instance來定義，一個(gè)實(shí)例一顆生成樹，互不影響。
上面拓?fù)鋱D中交換機(jī)上都是trunk鏈路：
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【實(shí)驗(yàn)步驟】
1、創(chuàng)建vlan
SW1，SW2，SW3上都使用vlan batch 10 20批量創(chuàng)建vlan
2、端口加入vlan（SW1-3的配置省略）
3、開始配置MSTP
stp mode mstp #這條命令可以不敲，敲更好
[SW1]stp region-configuration?? #進(jìn)入mstp配置模式
[SW1-mst-region]region-name huawei? #配置域名為huawei
[SW1-mst-region]revision-level 1?? #設(shè)置版本等級(jí)為1
[SW1-mst-region]instance 1 vlan 10? #實(shí)例1當(dāng)中，只包含vlan10（將vlan10加入實(shí)例1中）
[SW1-mst-region]instance 2 vlan 20? #將vlan20加入實(shí)例2中
[SW1-mst-region]active region-configuration #一定要激活（激活配置）
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW1-mst-region]
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[SW2]stp region-configuration
[SW2-mst-region]reg?? ?
[SW2-mst-region]region-name huawei
[SW2-mst-region]revis?? ?
[SW2-mst-region]revision-level 1
[SW2-mst-region]instance 1 vlan 10
[SW2-mst-region]instance 2 vlan 20
[SW2-mst-region]active region-configuration
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW2-mst-region]
[SW3]stp region-configuration
[SW3-mst-region]region-name huawei?
[SW3-mst-region]revision-level 1
[SW3-mst-region]instance 1 vlan 10? #映射10
[SW3-mst-region]ins 2 vlan 20
[SW3-mst-region]active region-configuration
4、查看一下stp
dis stp bri
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現(xiàn)在要看誰是根的話，我們現(xiàn)在還沒有控制根，這個(gè)配置肯定是錯(cuò)誤的。
配置：
對(duì)于實(shí)例1來講，SW1為主根，SW2為備根
對(duì)于實(shí)例2來講，SW2為主根，SW1為備根
[SW1]stp instance 1 root primary
[SW1]stp instance 2 root secondary
[SW2]stp instance 1 root secondary
[SW2]stp instance 2 root primary
然后通過SW3，
可以使用dis stp instance 2 bri 查看具體實(shí)例阻塞了哪個(gè)端口
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的【路由交换实验】生成树STP（stp，rstp，mstp）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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