CISCO交换机STP详细说明及配置.docx
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CISCO交换机STP详细说明及配置
CISCO交换机STP详细说明及配置
一、STP概述
STP(生成树协议)是一个二层管理协议。
在一个扩展的局域网中参与STP的所有交换机之间通过交换桥协议数据单元bpdu(bridgeprotocoldataunit)来实现;为稳定的生成树拓扑结构选择一个根桥;为每个交换网段选择一台指定交换机;将冗余路径上的交换机置为blocking,来消除网络中的环路。
IEEE802.1d是最早关于STP的标准,它提供了网络的动态冗余切换机制。
STP使您能在网络设计中部署备份线路,并且保证:
*在主线路正常工作时,备份线路是关闭的。
*当主线路出现故障时自动使能备份线路,切换数据流。
rSTP(rapidspanningtreeprotocol)是STP的扩展,其主要特点是增加了端口状态快速切换的机制,能够实现网络拓扑的快速转换。
1.1设置STP模式
使用命令configspanning-treemode可以设置STP模式为802.1dSTP或者
802.1wrSTP.
1.2配置STP
交换机中默认存在一个defaultSTP域。
多域STP是扩展的802.1d,它允许在同一台交换设备上同时存在多个STP域,各个STP域都按照802.1d运行,各域之间互不影响。
它提供了一种能够更为灵活和稳定网络环境,基本实现在vlan中计算生成树。
1.2.1创建或删除STP
利用命令createSTPd和deleteSTPd可以创建或删除STP.
缺省的defaultSTP域不能手工创建和删除。
1.2.2使能或关闭STP
交换机中STP缺省状态是关闭的。
利用命令configSTPd可以使能或关闭STP.
1.2.3使能或关闭指定STP的端口
交换机中所有端口默认都是参与STP计算的。
使用命令configSTPdport可以使能或关闭指定的STP端口。
1.2.4配置STP的参数
运行某个指定STP的STP协议后,可以根据具体的网络结构调整该STP的一些参数。
交换机中可以调整以下的STP协议参数:
*bridgepriority
*hellotime
*forwarddelay
*maxage
另外每个端口上可以调整以下参数:
*pathcost
*portpriority
表1-1配置STP参数的常用命令
1.2.5显示STP状态
利用命令showSTPd可以查看STP的状态,包括:
*bridgeid
*rootbridgeid
*STP的各种配置的参数
利用命令showSTPdport可以显示端口的STP状态,包括:
*端口状态
*designatedport
*端口的各种配置参数
在缺省的CISCOSTP模式中,每个VLAN定义一个STP.
IEEE802.1Q标准是在整个交换VLAN网络中使用一个STP,但并不排除在每个VLAN中实现STP.
1VLAN与生成树的关系
>IEEE通用生成树(CST)
>CISCOPERVLAN生成树(PVST)
>带CST的CISCOPERVLAN生成树(PVST+)
CST是IEEE解决运行虚拟局域网VLAN生成树的方法。
CST定义,整个第2层交换网络所有实现了的VLAN,仅使用一个生成树实例。
这个生成树实例运行在整个交换局域网上。
PVST是解决在虚拟局域网上处理生成树的CISCO特有解决方案。
PVST为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例。
一般情况下PVST要求在交换机之间的中继链路上运行CISCO的ISL.
PVST+是CISCO解决在虚拟局域网上处理生成树问题的另一个方案。
PVST+允许CST信息传给PVST,以便与其他厂商在VLAN上运行生成树的实现方法进行操作。
2按VLAN生成树(PVST)
为每个VLAN建立一个独立的生成树实例(PVST)。
生成树算法计算整个交换型网络的最佳无环路径。
PVST的优点:
>生成树拓扑结构的总体规模减少。
>改进了生成树的扩展性,并减少了收敛时间。
>提供更快的收敛恢复能力和更高的可靠性。
PVST的缺点:
>为了维护针对每个VLAN而生成的生树,交换机的利用率会更高>为了支持各个VLAN的BPDU,需要占用更多的TRUNK链路带宽
生成树仅可运行在64个VLAN上。
3公共生成树(CST)
CST是IEEE在虚拟局域网上处理生成树的特有方法,这是一种VLAN解决方案,称为单一或者公共生成树。
生成树协议运行在VLAN1即缺省的VLAN上。
所有的交换机都举出同一个根网桥,并建立与该根网桥的关系。
公共生成树不能针对每个VLAN来优化根网桥的位置。
公共生成树优点:
>最小数量的BPDU通信,带宽占用少。
>交换机负载保持最小。
公共生成树的缺点如下:
>只用一个根网桥,这不能为所有的VLAN做到网桥的优化放置,导致对某些设备来说可能存在次优化路径。
>为包括交换架构中的所有端口,生成树的拓扑结构较大,这就会导致较长的收敛时间和更频繁的重新配置。
4增强型的按VLAN生成树(PVST+)
PVST+有以下特征:
>它是CISCO发展的,可以与802.1Q公共生成树(CST)互操作。
>通过ISL中继,PVST+与现存的CISCO交换机PVST协议向后兼容,同时,PVST+也通过802.1Q中继与CST连接互操作。
>如果PVST区域和CST区域之间要互操作,一定要通过PVST+区域。
二生成树配置
生成树配置涉及下面一些任务:
>选举和维护一个根网桥。
>通过配置一些生成树的参数来优化生成树。
(如端口优先级端口成本)>通过配置上行链路来减少生成树的收敛时间。
2950交换机上生成树的缺省配置:
>STP启用:
缺省情况下VLAN1启用
>STP模式:
PVST+
>交换机优先级:
32768
>STP端口优先级:
128
>STP路径成本:
1000M:
4100M:
1910M:
100
>STPVLAN端口成本:
(同上)
>STP计时器:
HELLO时间:
2秒转发延迟:
15秒最大老化时间:
20秒1启用生成树:
switch(config)#spanning-treevlanvlan-list
步骤:
switch#configt
switch(config)#spanning-treevlan10
switch(config)#end
switch#showspanning-treesummary/detail
summary摘要detail详细
BridgeIdentifierhaspriority8912,address0006.eb06.1741(本地交换机网桥ID)
desigatedroothaspriority8912,address0006.eb06.1741(根网桥ID)designatedportis7,pathcost0(路径成本)
times:
hold1,topologychange35,notification2
hello2,maxage20,forwarddelay15(根计时器)
2人为建立根网桥
在生成树网络中,最重要的事情就是决定根网桥的位置。
可以让交换机自己根据一定的原则来选择根网桥以及备份或从(secondary)根网桥,也可使用命令人为指定根网桥。
PS:
不要将接入层的交换机配置为根网桥。
STP根网桥通常是汇聚层或者核心层的交换机。
通过命令直接建立根网桥:
spanning-treevlanvlan-idrootprimary(网桥优先级被置为24576)步骤:
switch#configterminal
switch(config)#spanning-treevlanvlan-idrootprimarydianmeternet-diameterhello-timesec
为VLAN配置根网桥、网络半径以及HELLO间隔
ROOT关键字:
指定这台交换机为根网桥
diameternetdianmeter:
该关键字指定在末端口主机任意两点之间的网段的最大数量。
net-diameter的值是2-7.这个直径应该从根网桥开始计算,根网桥是1
switch(config)#end
switch#showspanning-treevlanvlan-iddetail
让交换机返回缺省的配置,可以使用如下命令:
nospanstreevlanvlan-idroot
2>修改网桥的优先级别:
多数情况下做如下配置:
spanning-treevlanvlan-idrootprimary(主ROOT网桥优先级被置为24576)
spanning-treevlanvlan-idrootsecondary(备份ROOT网桥优先级被置为28672)
修改网桥优先级:
spanning-treevlanvlan-idprioritybridge-priority
3确定到根网桥的路径
生成树协议依次用BPDU中这些不同域来确定根网桥的最佳路径:
>根路径成本(ROOTPATHCOST)
>发送网桥ID(BRIDGEID)
>发送端口ID(PORTID)
从端口发出BPDU时,它会被施加一个端口成本,所有端口成本的总和就是根路径成本。
生成树首先查看根路径成本,以确定哪些端口应该转发,哪些端口应该阻塞。
报告最低路径成本的端口被选为转发端口。
如果对多个端口来说,其中根路径成本相同,那么,生成树将查看网桥ID.报告有最低网桥ID的BPDU端口被允许进行转发,而其他所有端口被阻断。
如果路径成本和发送网桥ID都相同(如在平行链路中),生成树将查看发送端口ID.端口ID值小的优先级高,将作为转发端口。
4修改端口成本
如果想要改变某台交换机和根网桥之间的数据通路,就要仔细计算当前的路径成本,然后,改变所希望路径的端口成本。
我们可以更改交换机端口的成本,端口成本更低的端口更容易被选为转发帧的端口。
spanning-treevlanvlan-idcostcost
nospanning-treevlanvlan-idcost(恢复默认成本)
配置步骤:
>1configterminal进入配置状态
>2interfaceinterface-id进入端口配置界面
>3spanning-treevlanvlan-idcostcost值为某个VLAN配置端口成本
>4end
>5showspanning-treeinterfaceinterface-iddetail查看配置>6write
5修改端口优先级
在根路径成本和发送网桥ID都相同的情况下,有最低优先级的端口将为vlan转发数据帧。
对应基于CLI的命令的交换机,可能的端口优先级别范围为0~63,缺省为32.基于IOS的交换机端口的优先级别范围是0~255,缺省为128.
spanning-treevlanvlan-idport-prioritypriority值
nospanning-treevlanvlan-idport-priority
1>configterminal(进入配置模式)
2>interfaceinterface-id(进入端口配置模式)
3>spanning-treevlanvlan-idport-priority值
4>end
5>showspanning-treeinterfaceinterface-iddetail
6>write
6修改生成树计时器
使用缺省的STP计时器配置,从一条链路失效到另一条接替,需要花费50秒。
这可能使网络存取被耽误,从而引起超时,不能阻止桥接回路的产生,还会对某些协议的应用产生不良影响,会引起连接、会话或数据的丢失。
还有一种情况就是使用热备份路由选择协议(HSRP),将两台路由器连接到一台交换机上。
某些情况下,缺省的STP的计时器值对于HSRP而言过长,会引起“活动”路由器的选择的错误。
1修改HELLO时间
spanning-treevlanvlan-idhello-timeseconds
可以修改每一个VLAN的Hello间隔(HELLOTIME),它的取值范围是1~10秒
2修改转发延迟计时器
转发延迟计时器(forwarddelaytimer)确定一个端口在转换到学习状态之前处于侦听状态的时间,以及在学习状态转换到转发状态之前处于学习状态的时间。
spanning-treevlanvlan-idforward-timeseconds
PS:
转发时间过长,会导致生成树的收敛过慢
转发时间过短,可能会在拓扑改变的时候,引入暂时的路径回环。
3修改最大老化时间
最大老化时间(MAX—AGETIMER)规定了从一个具有指定端口的邻接交换机上所收到的BPDU报文的生存时间。
如果非指定端口在最大老化时间内没有收到BPDU报文,该端口将进入listening状态,并接收交换机产生配置BPDU报文。
修改命令:
spanning-treevlanvlan-idmax-ageseconds
nospanning-treevlanvlan-idmax-age(恢复默认值)
7速端口的配置
通过速端口,可以大大减少处于侦听和学习状态的时间,速端口几乎立刻进入转发状态。
速端口将工作站或者服务器连接到网络的时间减至最短。
PS:
确定一个端口下面接的是终端的时候,方可启用速端口设置
switch(config-if)#spanning-treeportfast
switch(config-if)#nospanning-treeportfast(关闭速端口)查看端口的速端口状态:
showspanning-treeinterfaceinterface-iddetail(最后一行)8上行速链路的配置
当检测到转发链路发生失效时,上行链路可使交换机上一个阻断的端口几乎立刻马上开始进行转发。
1>上行速链路在企业网中的应用
交换机可以分为3级:
>核心层交换机
>汇聚层交换机
>接入层交换机
汇聚层和接入层的交换机上各自都至少有一条冗作链路被STP阻塞,以避免环路。
使用STP上行速链路,可以在链路或者交换机失效或者STP重新配置时,加速新的根端口的选择过程。
被阻塞端口会立即转换到转发状态。
上行速链路还可以通过减少参数最大更新速率(max-update-rate,IOS)来限制突发的组播通信。
这些参数的缺省值是150包/秒。
在网络边缘的接入层上,上行速链路是一项最有用的功能,但它不适合用在骨干设备上。
上行速链路能在直连链路失效时实现快速收敛,并能通过上行链路组(uplinkgroup),在多个冗余链路之间实现负载平衡。
上行链路组是一组接口(属于各个VLAN)
上行链路组由一个根端口(处于转发状态)和一组阻塞状态的端口组成。
上行链路的配置:
要在配置了网桥优先级的VLAN上启动上行速链路,必须首先将VLAN上的交换机优先级恢复到缺省值。
使用:
nospanning-treevlanvlan-idpriority
要配置上行速链路,需要使用命令:
spanning-treeuplinkfast[max-uplink-ratepkts-per-second]pkts-per-second的取值范围是每秒0到32000个数据包。
缺省值是150,通常这个值就足够了。
要检查上行速链路的配置,可以使用如下命令:
showspanning-treesummary
nospanning-treeuplinkfast(关闭)