RSTP快速生成树协议的配置课程设计
Cisco-快速生成树协议RSTP-协议原理及配置
1、生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网络中，创立一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，防止环路。
二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议到达收敛保护的目的。
2、根网桥的选择流程：〔1〕第一次启动交换机时，自己假定是根网桥，发出 BPDU 报文宣告。
〔2〕每一个交换机分析报文，根据网桥 ID 选择根网桥，网桥 ID 小的将成为根网桥〔先比拟网桥优先级，如果相等，再比拟 MAC 地址〕。
〔3〕经过一段时间，生成树收敛，所有交换机都允许某网桥是根网桥。
〔4〕假设有网桥 ID 值更小的交换机参加，它首先通告自己为根网桥。
其它交换机比拟后，将它当做新的根网桥而记录下来。
3、RSTP 协议原理STP 并非已经淘汰不用，实际上不少厂家目前还仅支持STP。
STP 的最大缺点就是他的收敛时间太长，对于现在网络要求靠可靠性来说，这是不允许的，快速生成树的目的就是加快以太网环路故障收敛的速度。
STP 定义了 4 种不同的端口状态，监听〔Listening〕，学习〔Learning〕，阻断〔Blocking〕和转发〔Forwarding〕，其端口状态表现为在网络拓扑中端口状态混合〔阻断或者转发〕，在拓扑中的角色〔根端口、指定端口等等〕。
在操作上看，阻断状态和监听状态没有区别，都是丢弃数据帧而且不学习 MAC 地址，在转发状态下，无法知道该端口是根端口还是指定端口。
RSTP 有五种端口类型。
根端口和指定端口这两个角色在 RSTP 中被保存，阻断端口分成备份和替换端口角色。
生成树算法〔STA〕使用 BPDU 来决定端口的角色，端口类型也是通过比拟端口中保存的 BPDUB 来确定哪个比其他的更优先。
1〕根端口：非根桥收到最优的 BPDU 配置信息的端口为根端口，即到根桥开消最小的端口，这点和 STP 一样。
请注意图 8-16 上方的交换机，根桥没有根端口。
按照 STP 的选择根端口的原那末， SW-1 和 SW-2 和根连接的端口为根端口。
第06章 RSTP(快速生成树协议)配置
第六章RSTP（快速生成树协议）配置6.1 生成树简介STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写。
STP的目的是通过协商一条到根交换机的无环路径来避免和消除网络中的环路。
它通过一定的算法，判断网络中是否存在环路并阻塞冗余链路，将环型网络修剪成无环路的树型网络，从而避免了数据帧在环路网络中的增生和无穷循环。
STP在网络中选择一个被称为根交换机的参考点，然后确定到该参考点的可用路径。
如果它发现存在冗余链路，它将选择最佳的链路来负责数据包的转发，同时阻塞所有其它的冗余链路。
如果某条链路失效了，就会重新计算生成树拓扑结构，自动启用先前被阻塞的冗余链路，从而使网络恢复通信。
MyPower S41xx以太网交换机所实现的快速生成树协议RSTP，是生成树协议的优化版。
其快速体现在根端口和指定端口进入转发状态的延时在某种条件下大大缩短，从而缩短了网络拓扑稳定需要的时间。
6.2 RSTP配置任务列表只有启动RSTP后各项配置任务才能生效，在启动RSTP之前可以配置设备或以太网端口的相关参数。
RSTP关闭后这些配置参数仍然有效。
RSTP 主要配置任务列表如下：◆启动/关闭设备RSTP 特性◆启动/关闭端口RSTP 特性◆配置RSTP 的工作模式◆配置交换机的Bridge 优先级◆配置交换机的Forward Delay 时间◆配置交换机的Hello Time时间◆配置交换机的Max Age 时间◆配置交换机路径耗费值的版本号◆配置特定端口是否可以作为EdgePort◆配置端口的Path Cost◆配置端口的优先级◆配置端口是否与点对点链路相连◆配置端口的mCheck 变量6.2.1 启动/关闭设备RSTP特性配置命令spanning-tree {enable|disable}【配置模式】全局配置模式。
【缺省情况】缺省RSTP功能是“enable”。
6.2.2 启动/关闭端口RSTP特性为了灵活的控制RSTP工作，可以关闭指定以太网端口的RSTP特性，使这些端口不参与生成树计算。
网络设备配置与调试项目实训 项目4.2-快速生成树协议(RSTP)配置
模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
例2：关闭端口Fa0/2的BPDUFilter功 能。
ruijie(config)#interface fastethernet 0/2 ruijie(config-if)#spanning-tree bpdufilter disabled ruijie(config-if)#
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模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
其他交换机收到TC BPDU报文后，会清除 此报文的接收端口和边缘端口之外的其他 端口学习到的MAC地址，同时向除接收端 口和边缘端口之外的所有其他端口发送TC BPDU 报文。
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模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
RSTP拓扑变更机制
ROOT
③ ④ ② ②
② ① ①
故障
④ ②
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模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
4．RSTP配置命令 （1）配置RSTP链路类型
设置RSTP 链路类型
ruijie(config-if)# spanning-tree link-type point-to-point/shared
交换机名称为ruijie 处于端口模式 选择点对点或共享型类型
项目四 局域网冗余策略
模块4.2 快速生成树协议（RSTP） 配置
模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
内容简介
针对STP存在收敛慢的问题，介绍RSTP 的特性和配置技能，重点描述RSTP改进 机制及特点。 介绍配置RSTP链路类型、配置边缘端口 等命令。
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模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
（1）端口状态 STP中端口有阻塞、监听、学习、转发 及禁用等5种工作状态。 RSTP将STP的阻塞、监听和禁用状态 合并为丢弃状态，形成了丢弃（ Discarding）、学习（Learning）、 转发（Forwarding）3种工作状态。
cisco实验七 生成树配置
实验七生成树配置一、实验目的理解快速生成树协议RSTP的配置及原理。
二、实验课时2课时三、实验条件两台交换机、网线、控制线、计算机四、实验步骤步骤1：在每台交换机上开启生成树协议．例如对SwitchA做如下配置SwitchA#configure terminal ！进入全局配置模式SwitchA(config)#spanning-tree ！开启生成树协议SwitchA(config)#end步骤2：验证生成树协议已经开启SwitchA#show spanning-tree ！显示交换机生成树的状态SwitchA#show spanning-tree interface fastthernet 0/1 ！显示交换机接口fastthernet 0/1的状态SwitchA#show spanning-tree interface fastthernet 0/2 ！显示交换机接口fastthernet 0/2的状态步骤3：设置生成树模式SwitchA(config)#spanning-tree rstp ！设置生成树模式为802.1W步骤4：验证生成树协模式为802.1WSwitchA#show spanning-tree步骤5：设置交换机的优先级SwitchA(config)#spanning-tree priority 8192 ！设置交换机SwithA的优先级为8192 步骤6：验证交换机SwithA的优先级SwitchA#show spanning-tree步骤7：综合验证测试１. 验证交换机SwitchB的端口１和２的状态SwitchB#show spanning-tree interface fastEthernet 0/1 ！显示SwitchB的端口fastthernet 0/1的状态SwitchB#show spanning-tree interface fastEthernet 0/2！显示SwitchB的端口fastthernet 0/２的状态2. 如果SwitchA与SwitchB的端口F0/1之间的链路down掉，验证交换机SwitchB的端口２的状态，并观察状态转换时间SwitchB#show spanning-tree interface fastEthernet 0/2！显示SwitchB的端口fastthernet 0/２的状态3. 如果SwitchA与SwitchB之间的一条链路down掉（如拔掉网线），验证交换机PC1与PC2仍能互相ping通，并观察ping的丢包情况。
网络设备配置与调试项目实训 项目4.2-快速生成树协议(RSTP)配置
模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
4.2.2 相关知识
1．快速生成树协议概述 快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）由 IEEE802.1w定义，为了加快了网络拓 扑变化时的收敛速度，在STP的基础上 做了很多改进。
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模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
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模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
例2：设置交换机端口Fastethernet 0/1恢复为默认类型。 ruijie(config)#interface fastethernet 0/1 ruijie(config-if)#no spanningtree link-type
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模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
（1）端口状态 STP中端口有阻塞、监听、学习、转发 及禁用等5种工作状态。 RSTP将STP的阻塞、监听和禁用状态 合并为丢弃状态，形成了丢弃（ Discarding）、学习（Learning）、 转发（Forwarding）3种工作状态。
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模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
（2）端口角色 在STP中的端口角色有根端口、指定端 口、阻塞端口及禁用端口4种类型。 在RSTP中的端口角色除STP的端口角 色外，还为根端口和指定端口各增加了一 个备份端口，分别为替换端口（ Alternate port，AP）和备份端口（ Backup port，BP）。
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模块4.2 快速生成树协议（RSTP）
替换端口（AP）作为根端口的备份端口 。替换端口可以接收BPDU报文，但是 不转发数据。当根端口发生故障后，替换 端口将成为根端口。 备份端口（BP）作为指定端口的备份端 口。备份端口可以接收BPDU报文，但 是不转发数据。当指定端口发生故障后， 备份端口将成为指定端口。
RSTP快速生成树协议配置实验
快速生成树配置实验目的：将两处的计算机网络通过两台交换机互联组成一个内部网络，为了提高网络的可靠性，用2条链路将交换机互联，现要在交换机上做适当配置，既提高网络安全性又避免环路。
实验内容：一、拓补图将PC1接入交换机SW1的f0/3接口IP地址配置为192.168.1.1/24将PC2接入交换机SW2的f0/3接口IP地址配置为192.168.1.2/24将PC3接入交换机SW3的f0/3接口IP地址配置为192.168.1.3/24交换机SW1的f0/1口与SW2的f0/1口相连交换机SW2的f0/2口与SW3的f0/1口相连交换机SW3的f0/2口与SW1的f0/2口相连二、代码：1、交换机SW1配置代码Switch>enableSwitch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode pvstSwitch(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096Switch(config)#end2、交换机SW2配置代码Switch>enableSwitch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode pvstSwitch(config)#spanning-tree vlan 1 priority 8192Switch(config)#end2、交换机SW3配置代码Switch>enableSwitch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode pvstSwitch(config)#spanning-tree vlan 1 priority 32768Switch(config)#end三、配置结果Switch#show spanning-tree（SW1）Switch#show spanning-tree（SW2）Switch#show spanning-tree（SW3）以上配置完成后结果，三台PC机可互相访问进入SW3配置界面将SW3与SW1连接的f0/2端口禁用（假设线路中有一根无法使用），三台PC机仍可互相访问Switch(config)#int f0/2Switch(config-if)#shutdown。
实验13 快速生成树协议RSTP
实验十三快速生成树协议RSTP实验名称快速生成树协议RSTP。
实验目的理解生成树协议的配置及原理。
实现功能使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。
实验设备锐捷S2126（或S3550）交换机2台，网线4根。
实验步骤1.用2根网线从交换机（除了1和2号端口）分别连到2台计算机，这两台计算机的IP地址设为同一个网段地址。
2.连到交换机1，对交换机1进行配置。
3.对交换机1开启生成树协议。
configure terminal(进入交换机全局配置模式)spanning-tree(开启生成树协议)spanning-tree mode rstp(设置生成树模式为802.1W)spanning-tree priority 8192(设置此交换机的生成树优先级为8192)endshow spanning-tree(显示交换机生成树的状态)StpVersion : RSTPSysStpStatus : EnabledBaseNumPorts : 24MaxAge : 20HelloTime : 2ForwardDelay : 15BridgeMaxAge : 20BridgeHelloTime : 2BridgeForwardDelay : 15MaxHops : 20TxHoldCount : 3PathCostMethod : LongBPDUGuard : DisabledBPDUFilter : DisabledBridgeAddr : 00d0.f8b8.1c5bPriority : 8192TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:7m:24sTopologyChanges : 0DesignatedRoot : 200000D0F8B81C5BRootCost : 0RootPort : 0freezing1#4.连到交换机2，对交换机2进行配置。
5.对交换机2开启生成树协议。
第十六节----RSTP
目录
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RSTP交换机端口状态
端口状态
描述
Discarding 丢弃状态
此状态下端口对接收到的数据做丢弃处理，端口不转发数据帧，不学
习MAC地址表。参与计算，接受并处理转发BPDU. Alternate Port和Backup Port
Learning 此状态下端口不转发数据帧，但是学习MAC地址表，参与计算生成树， 学习状态 接收并发送BPDU。
E3
LANB
Page20
LANC
检测到拓扑改变－非边缘转发端口
目的MAC地址
LANA中的MAC地址 LANB中的MAC地址 LANC中的MAC地址 LAND中的MAC地址
.....
目的端口 E1 E3 E1 E1 .....
根端口
E1
SWB
E3
SWA Root
D
D
LANA
A E2
新根端口
LAND TCN
Root Port
32768. 00e0-fc41-43b9
SWD
Page7
RSTP交换机端口角色
端口角色
描述
Root Port Designated Port
Backup Port
根端口，是所在交换机上离根交换机最近的端口，稳定时处于转 发状态。
指定端口，转发所连接的网段发往根交换机方向的数据和从交换 机方向发往所连接的网段的数据，稳定时处于转发状态。
LAND TCN
目的MAC地址
LANA中的MAC地址 LANB中的MAC地址 LANC中的MAC地址 LAND中的MAC地址
.....
R E1
D
SWC
E2
E3
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石河子大学信息科学与技术学院<网络技术>课程设计成果报告2014—2015学年第一学期题目名称：利用快速生成树协议（RSTP）实现现交换机之间的冗余链路备份专业：计算机科学与技术班级：计科2012（一）班学号： 2012508013 学生姓名：蒋能凯指导教师：曹传东完成日期：二○一五年一月七日目录一课题介绍 ......................................................................................................................................................... - 3 -1.1 课题名称 ............................................................................................................................................... - 3 -1.2 课题简介 ............................................................................................................................................... - 3 -1.3 课题拓展 ............................................................................................................................................... - 3 - 二RSTP简介....................................................................................................................................................... - 3 - 三实验环境介绍 ................................................................................................................................................. - 5 -3.1 实验软硬件环境 ................................................................................................................................... - 5 -3.2 实验参数 ............................................................................................................................................... - 5 -3.3 实验拓扑图 ........................................................................................................................................... - 8 - 四实验内容 ......................................................................................................................................................... - 8 - 五实验详细步骤 ................................................................................................................................................. - 9 -5.1 绘制实验拓扑 ....................................................................................................................................... - 9 -5.2 交换机及PC的基本配置 .................................................................................................................... - 9 -5.3 Spanning-tree 的配置.......................................................................................................................... - 13 -5.3 链路测试 ............................................................................................................................................. - 14 - 六课题总结 ....................................................................................................................................................... - 17 - 附录A 参考文献................................................................................................................................................ - 18 -一课题介绍1.1 课题名称配置利用快速生成树协议（RSTP）实现交换机之间的冗余链路备份1.2 课题简介要求在CISCO Packet Tracer 模拟配置软件中仅使用命令窗口，不能使用对话框配置，本任务要求使用三台交换机（两种型号）两两之间构建冗余的两条链路，并通过修改设备优先级、最短路径开销、端口优先级等人为调整RSTP快速生成树协议过程，记录使用show、ping -t 命令查看某条路径断开后的情况。
1.3 课题拓展在实现基本的三台交换机实现同一VLAN中主机通信的链路备份后，尝试三台以上，两个以上VLAN主机间通信链路的备份，设置端口优先级来指定默认链路，但是由于最短路径开销无法再Cisco Packet Tracer上模拟，故此项功能在实验中无法完成。
二RSTP简介生成树协议（spanning-tree），作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并且解决交换网络中的环路问题。
生成树协议是利用SPA算法（生成树算法）在存在交换环路的网络中生成一个没有环路的树形网络。
运用该算法将交换网络冗余的备份链路逻辑上断开，当主要链路出现故障时，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。
生成树协议目前常见的版本有STP（生成树协议IEEE802.1d）、RSTP(快速生成树协议IEEE802.1w)、MSTP（多生成树协议IEEE802.1s）。
生成树协议的特点是收敛时间长。
当主要链路出现故障以后，到切换到备份链路需要50秒的时间。
快速生成树协议（RSTP）在生成树协议的基础上增加了两种端口角色：替换端口（alternate Port）和备份端口（backup Port），分别做为根端口（root Port）和指定端口（designed Port）的冗余端口。
当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口不需要经过50秒的收敛时间，可以直接切换到替换端口或备份端口。
从而实现RSTP协议小于1秒的快速收敛。
RSTP可以和早前的STP协议共同工作。
不过，需要指出的是当与早期的网桥互操作时，802.1w会失去其固有的快速收敛的好处。
每一个端口都维护着一个变量，用于定义相应网段的协议。
在端口激活时，一个3秒的迁移延时定时器也会同时启动。
当定时器运行时，端口当前的STP或RSTP模式会被锁定。
当迁移定时器过期时，端口会适应为它所收到的下一个BPDU的相应模式。
如果端口是由于收到BPDU而改变操作模式，迁移延时会重新开始。
这就限制了可能的频繁改变模式。
图 1 RSTP演示举例来说，假设上图中桥A和B在运行RSTP，桥A为该段的Designated端口。
一个运行早期STP的桥C被引入该链路。
由于802.1D网桥忽略RSTP BPDU并丢弃它们，C认为该段中没有其他的网桥，并开始发送它的次优的802.1D格式的BPDU。
当桥A收到这些BPDU，最大两倍hello-time以后，该端口会改变为802.1D模式。
因此，现在C可以理解桥A的BPDU，并接收A作为该段的指定网桥。
图 2 RSTP演示注意在特定情况下，如果移去桥C，桥A的那个端口仍然运行在STP模式，尽管它和它唯一的邻居B运行RSTP会更有效。
这是因为桥A不知道桥C从网段中移去。
对这种特殊（而很少见）的情况，需要用户手工干预以重启该端口的协议探测。
当一个端口运行在802.1D兼容模式时，它可以处理拓扑改变通知（TCN）BPDU和设置了TC或TCA标志位的BPDU。
RSTP（IEEE 802.1w）生来就包括大部分思科对802.1D生成树的私有增强，比如BackboneFast, UplinkFast和PortFast。
RSTP在正确配置的网络中可以获得快速的收敛，有时在几百毫秒左右。
传统的802.1D定时器，比如转发延时和最大老化时间，仅仅用于备用。
如果点对点和边缘端口被正确的识别和被管理员正确设定，就不再需要这些定时器。