端口+STP+VRRP基础知识及典型组网实例分析

access Port 2
A ?
主机A 10.1.1.2
主机B 10.1.1.3

交换机端口接收数据帧的处理规则
首先，我们要明白交换机的一点原理： 为了快速高效处理，交换机内部的数据帧一律都带有VLAN标签， 以统一方式处理 . 1. Access端口 （1）收到一个二层帧 （2）判断是否有VLAN标签：没有则转到第3步，有则转到第4步 （3）打上端口的PVID，并进行交换转发 （4）若VLAN标签和PVID一致，转发VLAN帧；否则直接丢弃 2. trunk端口 （1）收到一个二层帧 （2）判断是否有VLAN标签：没有则转到第3步，有则转到第4步 （3）打上端口的PVID，并进行交换转发 （4）判断该trunk端口是否允许该VLAN帧进入：允许则转发，否则直 接丢弃 （注意：trunk口允许或不允许VLAN帧，是对进入的帧而言的，对出去 的帧没有限制。）
VRRP原理
• 从备份组的交换机中选举主交换机： – 默认情况下选择优先级最大的为主交换机，其它 交换机作为备份交换机 – 主交换机定期发送VRRP报文 – 如果备份交换机长时间没有收到主交换机报文， 则将自己状态改为Master – 若有多台备份交换机，则根据接收的VRRP报文， 选举优先级最大的交换机成为新的主交换机

STP的技术细节
• 根端口的选择
– 每个非根桥STP交换机都要选择一个根端口，根端 口对于一个交换机来说有且只有一个。
– 其本质是“距离根桥最近的端口”，这个最近的衡 量是靠累计根路径开销来判定的

STP的技术细节

STP的基本概念
• 四条比较原则
– STP选举有4个比较原则，构成消息优先级向量：
• { 根桥ID，累计根路径开销，发送交换机BID，发送端口 PID}
– STP交换机协议采用特殊的协议报文（又称协议数 据单元，Bridge Protocol Data Unit）来交互信息， 这种特殊的消息称为“配置消息（Configuration Message）”或者一般简称之BPDU。 – 消息优先级向量就是携带在配置BPDU中的。
LS 2
B ?
access Port 2
主机A 10.1.1.2
主机B 10.1.1.3

复习知识:
Hybrid端口当配置为untagged时对报文是怎样处理的. 问 主 机 能 通 主 机 吗
:
VLAN 3
B PING
hybrid vlan id：3，untagged PVID：3 Port 1
Vrrp技术
• VRRP（Virtual router redundancy protocol, 虚拟路由 器冗余协议）提供了局域网上的设备备份机制
Internet
实际IP地址： 10.100.10.2/24
实际IP地址： 10.100.10.3/24
虚拟IP地址： 10.100.10.1/24


STP的基本概念
• 三要素的选举 – 关于指定端口
– 在每一个运行STP交换机上（根桥除外），端口都 有三类：根端口、指定端口、非根非指定端口；根 桥上没有根端口。 – 指定端口的概念是针对于某网段（Segment）的， 是流量从根桥方向来而从这个端口转发“出去”。

STP的基本概念 • 四条比较原则
– 配置BPDU中携带本端口的信息，主要信息如下表：
字段内容 根桥BID 累计根路径开销 发送交换机BID 发送端口PID 简要说明 每个STP网络中有且仅有一个根 发送这个BPDU的端口到根桥的“距离” 发送这个BPDU的交换机的BID 发出这个BPDU的端口的PID
用VRRP实现虚拟路由器

VRRP技术
• VRRP定义了一种报文：VRRP报文，是组播报文 • VRRP定义了三种状态： – 初始状态（Initialize） – 活动状态（Master） – 备份状态（Backup） • VRRP报文封装在IP报文上


STP/VRRP/OSPF实例分析

学习目标:
1.生成树协议常见问题分析
2.VRRP协议及问题分析
3.典型组网分析

第一部分
生成树协议

– 在拓扑稳定之后，根桥仍然按照Hello Time间隔发 出配置BPDU。 – 其他非根桥交换机仅仅在收到上一级过来的BPDU， 才会触发发出BPDU。如果有必要，则根据BPDU 里面的信息更新自己相应端口的。

第三部分 VRRP

• 指定端口的选择
– 在网段上抑制其他端口（无论是自己的还是其他网 桥的）发送BPDU的端口，就是该网段的指定端口。 在收敛后，只有指定端口和根端口可以处于转发状 态。
– 在一个网段上拥有指定端口的交换机被称作该网段 的指定桥。

STP的技术细节
• 稳定之后

3. hybrid端口 （1）收到一个二层帧 （2）判断是否有VLAN标签：没有则转到第3步，有则转到第4步 （3）打上端口的PVID，并进行交换转发 （4）判断该hybrid端口是否允许该VLAN帧进入：允许则转发，否则 直接丢弃 可以看到，trunk口和hybrid口对接收到的数据帧的处理规则是一样的。

第二部分 ＳＴＰ协议

引入
• STP/RSTP/MSTP的作用 在二层网络上形成树状网络拓扑结构，避免环路。 • 二层网络环路的危害 1.广播风暴（没有三层网络的TTL机制）。 2.MAC地址学习错误。
• 二层网络的健壮性 STP可以增强网络健壮性，避免单点故障，单链路故障。
STP协议简介
• 常用概念 1. 根桥(Root Bridge)—桥ID最小的网桥。其中桥ID是由网 桥的优先级和网桥的MAC组成。 2. 根端口(Root Port)—这个端口到达根桥的路径是该端口 所在网桥到达根桥的最佳路径。全网中只有根桥是没有 根端口的。 3. 指定端口(Designated Port)—每一个网段选择到根桥最 近的网桥作为指定网桥，该网桥到这一网段的端口为指 定端口。 Switch A BID =0001 DP 4. 可选端口(Alternate Port)—既不是 DP 指定端口，也不是根端口的端口。 DP
BPDU
哪边更优？
BPDU

如何确定根桥
• • • •
根桥—BID（网桥ID）最小的网桥定为根桥。 BID—网桥的优先级+网桥MAC。 网桥的优先级为可配置，缺省值为32768。 在缺省情况下，根桥将由MAC地址最小的网桥担任。

端口+STP+VRRP基础知识介绍

第一部分 端口
通过图例的方式复习交换机端口对报文的处理方式

access、trunk、hybrid和PVID
他们对报文的入和出是怎样处理的呢?他们和PVID在实际组网 中又容易出现哪些问题呢? 以下我们将用几个例子来列举出他们之间的关系.
PC = 4
Switch C BID =0050
问题1：哪个端口将被阻断？ 问题2：如果所有的PathCost都相同，哪个端口将被阻断？

如何决定BPDU配置消息的优劣
• 比较RID(Root Bridge ID)，确定网络同步。 • RID相同，比较Path Cost（到根桥距离），越小 越优。 • RID/Path Cost相同，比较指定桥的BID (Designated Bridge ID)，越小越优。 • RID/Path Cost/DBID相同，比较指定端口的ID (Designated Port ID)，越小越优。

STP的基本概念
• 最低BID。用来选根桥。 • 最小的累计根路径开销。用来在非根桥上选择根端口， 在根桥上每个端口到根桥的根路径开销都是0。
图4

STP的技术细节
• 根桥的选择
– 由于每个桥都认为自己是根桥，所以在每个端口所 发出的BPDU中，根桥字段都是用各自的BID填充。 – BPDU会按照Hello Time指定的时间间隔来发送，默 认的时间为2秒。 – 当发送BPDU的时候，填充Root BID字段的是“当前 我所认为的根桥”的BID。 – 通过交互，交换机之间比较Root BID，最后可以得 出一个最好的BID，达成一致。
图3

STP的基本概念
• 三要素的选举
– 从一个初始的有环拓扑生成树状拓扑，总体来说有 三个要素：根桥、根端口和指定端口。
– 根桥是全网意义上的。通过交换特殊的协议报文， 网络中很快就会对最小的BID达成一致。 – 所谓根端口，是指一个非根桥的STP交换机上离根 桥最近的端口，这个端口的选择标准是根路径开销。

交换机端口转发数据帧的处理规则
1. Access端口 （1）将二层帧的VLAN标签剥离，直接发送出去 2. trunk端口 （1）比较端口的PVID和将要发送二层帧的VLAN标签 （2）如果两者相等则转到第3步，否则转到第4步 （3）剥离VLAN标签，再发送 （4）直接发送 3. hybrid端口 （1）用“dis interface”命令，可以查到hybrid端口对哪些VLAN是untag， 哪些VLAN是tag。 以此来判断进入hybrid口的VLAN帧，是属于untag VLAN，还是tag VLAN。 （2）如果属于untag VLAN则转到第3步，如果属于tag VLAN则转到第4步 （3）剥离VLAN标签，再发送 （4）直接发送

复习知识:
trunk,access端口同PVID对报文出入是怎样进行打标记的.
复习目标:
通过复习理解,对实际网络中出现的端口问题能迅速排查. 问 主 机 能 通 主 机 吗
A PING
VLAN 3
LS 1 access access Port 2 trunk Port 1 Permit vlan id：3 PVID：1 Port 1