Cisco PT模拟实验(5) 交换机的生成树协议配置

风起漂泊

　　Cisco PT模拟实验(5) 交换机的生成树协议配置
　　实验目的：
　　理解生成树协议工作原理
　　掌握快速生成树协议RSTP的基本配置方法
　　实验背景：
　　公司财务部和销售部的PC通过2台交换机实现通信，为提高网络可靠性，冗余链路是一个不错的思路，可防止因某条链路故障导致整个网络的中断，但冗余拓扑存在网络环路等一系列问题，为此需要在交换机上做适当配置。
　　技术原理：

• 　　生成树协议：监视二层交换式网络以找出所有可用的链路，并关闭冗余链路以确保不会出现环路。 首先利用生成树算法创建一个拓扑数据库，然后将网络的冗余备份链路从逻辑上断开，这样数据帧只能在生成树协议选定的最优链路上进行转发。
  
• 　　协议版本：STP(生成树协议)、RSTP(快速生成树协议)、MSTP(多生成树协议)。
  
• 　　生成树算法(STA)：
  
  
  
  • 　　选举根桥，其拥有最小的桥ID(即RID)，桥ID由桥优先级(Priority)和桥MAC地址共同决定
    
  • 　　计算到根桥的路径，由端口开销(Cost)、桥ID(BID=桥优先级+桥MAC地址)、端口ID(PID=端口优先级+端口号)确定最佳路径，开销取决于链路的带宽
    
  • 　　配置端口角色，有根端口(Root Port)、指定端口(Designated Port)和非指定端口(Non-designated Port)
    
  
  
• 　　生成树端口有4种状态，而状态间转换需要花费一定时间，从阻塞到侦听需20秒，从侦听到学习需15秒，从学习到转发需15秒。大多数情况下，交换机的端口都处于阻塞或转发状态。
  
  
  
  • 　　阻塞(Block)：只监听/接收BPDU报文
    
  • 　　侦听(Listening)：只能接收或发送BPDU报文
    
  • 　　学习(Learning)：能接收或发送BPDU报文，并形成MAC地址表，但不能转发数据帧
    
  • 　　转发(Forwarding)：能接收或发送BPDU报文，并形成MAC地址表，同时发送和接收数据帧
    
  
  
• 　　STP会聚：交换机上所有端口都转换到转发或阻塞模式，默认需要50秒时间。在会聚完成之前交换机是无法转发数据，为此Cisco创建了生成树的拓展特性(会聚加速)以修补IEEE202.1d标准中的缺陷，包括PortFast、UplinkFast、BackboneFast特性。
  
• 　　快速生成树协议(RSTP)：为解决STP及其拓展特性的问题，由802.1d发展而成的802.1w标准，在网络结构发生变化时，能更快地收敛网络。当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口可直接切换到替换或备份端口，从而实现RSTP协议小于1秒的快速收敛。
  
  
  
  • 　　端口状态：学习、转发、丢弃
    
  • 　　端口角色：在生成树协议的基础上增加了替换端口(Alternate Port)和备份端口(Backup Port)
    
  
  

　　实验设备：Switch_2960 2台；PC 4台；直通线；交叉线。
　　实验拓扑：

　　实验步骤：
　　按拓扑图搭建网络，并为交换机提供冗余链路
　　默认情况下STP是启用的。通过两台交换机之间传送网桥协议数据单元(BPDU)。选出根交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。如图，标记为×××的端口处于堵塞状态
　　配置快速生成树协议(RSTP)
　　查看交换机生成树协议配置
　　Switch#show spanning-tree summary
　　Switch#show spanning-tree
　　测试。当主链路处于down状态时，能够自动地切换到备份链路，保证数据的正常转发。
　　注意：只有当2台交换机都配置RSTP后，再将交换机连接起来。如果先连线再配置会造成广播风暴，影响交换机的正常工作。
PC设置　　
192.168.1.2        //PC0
　　
192.168.1.3        //PC1
　　
192.168.1.4        //PC2
　　
192.168.1.5        //PC3
　　
//子网掩码和网关
　　
255.255.255.0
　　
192.168.1.1
Switch0和Switch1配置　　
Switch>en
　　
Switch#show spanning-tree                  //査看交换机生成树运行状态
　　
Switch#show spanning-tree summary          //査看生成树的配置信息
　　
Switch#conf t
　　
Switch(config)#inter f0/1
　　
Switch(config-if)#switchport access vlan 2        //将该端口划分到VLAN 2
　　
Switch(config-if)#exit
　　
Switch(config)#inter f0/2
　　
Switch(config-if)#switchport access vlan 3        //将该端口划分到VLAN 3
　　
Switch(config-if)#exit
　　
Switch(config)#inter range f0/23-24
　　
Switch(config-if)#switch mode trunk
　　
Switch(config-if)#exit
　　
Switch(config)#spanning-tree mode rapid-pvst      //指定生成树协议的类型为RSTP
　　
Switch(config)#end
　　
Switch#show spanning-tree                  //判断根交换机、端口角色、端口状态等
# 链路测试　　
PC0(命令提示符CMD下)
　　
ping 192.168.1.4                  //链路通
　　
Switch0
　　
Switch>en
　　
Switch#conf t
　　
Switch(config)#inter f0/23        //关闭主链路上的端口
　　
Switch(config-if)#shutdown
　　
PC0(命令提示符CMD下)
　　
ping 192.168.1.4                  //链路通
　　
//备份链路标记由×××变为绿色，表明备份链路已启用
　　实验环境： Windows 7，Cisco PT 7.0
　　参考资料：CCNA学习指南（第7版）