锐捷工程师培训+2 生成树协议原理及配置
生成树协议及配置
生成树协议2007-09-23 12:57冗余链路会产生的问题：1.广播风暴2.多帧复制3.MAC地址表不稳定4.多个回路解决办法是选择生成树协议，阻塞多余的冗余端口。
生成树协议的目的是维持一个无回路的网络。
如果一个设备在拓扑中发现一个回路，它将阻塞一个或多个冗余的端口。
当网络拓扑发生变化时，生成树协议将重新配置交换机的各个端口以避免链接丢失或者出现新的回路。
生成树协议的基本规则：1.选择一个根桥：一个网段（物理网段）只能有一个根桥，根桥上的所有端口都是"指定端口"，可以转发数据。
2.非根桥只有"根端口"可以转发数据，用来和根桥相连的"根端口"只能有一个。
其余端口不是"根端口"，将被阻塞。
根桥 ==> 所有端口都是"指定端口"非根桥 ==> 一个"根端口"，其余阻塞。
只有"指定端口"和"根端口"可以转发数据。
根桥的选择方法：采用生成树算法的交换机通过"网桥协议数据单元"（BPDU）的数据包定期交换配置信息，其中包括桥ID（Bridge ID）信息。
[桥ID=优先级+交换机MAC] 桥ID小的交换机将成为根桥。
优先级可以指定，默认为32768.非根桥上的根端口选择方法：非根桥到达根桥只需要一个端口（根端口），选择的时候会选择到达根桥路径代价最低的端口，这个端口就叫做根端口。
如果到达根桥的路径代价相等则比较端口的MAC，最低的选择为"根端口".到达路径的代价一般以带宽为依据，IEEE802.1d规定的路径的代价既开销（cost）如下：10Gbps=2 1Gbps=4 100Mbps=19 10Mbps=100开销小的将被选择为根端口。
非根桥上的非根端口在阻塞状态下也能够监听BPDU数据包，如果20秒收不到根桥的信息则开始转换自己的状态：blocking（阻塞/只能接收BPDU）——20——>listening （监听/接收并发送BPDU）——15秒——>learning（学习/接收、发送BPDU并学习MAC地）——15秒——>forwarding （转发）这样大约50秒的时间非根端口转变成为"根端口"或者变为"指定端口"开始转发数据。
锐捷网络使用培训课件-2024鲜版
2024/3/28
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CHAPTER 05
锐捷网络故障排查与优化
2024/3/28
19
常见故障排查方法
物理层故障排查
检查网络设备物理连接是否正常。
验证电缆、接口等硬件是否损坏。
无线网络设备基础
2024/3/28
无线AP的定义和功能
无线AP是无线网络中的接入点，用于提供无线终端设备的接入服 务。
无线AP的工作原理
无线AP通过无线信号与终端设备进行通信，实现数据的传输和交 换。
无线AP的分类和特点根源自覆盖范围、传输速率、管理方式等不同标准，无线AP可分为 不同类型，各具特点。
讲解如何配置SSID与VLAN的映射关系，以实现无线网络的逻辑隔离。
2024/3/28
无线网络安全配置
包括WEP、WPA/WPA2-PSK、WPA/WPA2-Enterprise等无线网络 安全加密方式的原理及配置方法。
无线网络的优化与故障排除
介绍无线网络性能优化方法及常见故障排除技巧。
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CHAPTER 04
案例二 某科技园区网络建设。针对该科技园区内企业众多、网络 需求复杂的特点，锐捷网络设计了一套灵活、高效的网络 解决方案，满足了各企业的不同需求。
案例三 某工业园区网络升级。锐捷网络为该工业园区提供了一套 高性能的有线和无线网络升级方案，大幅提升了园区的网 络质量和稳定性。
34
大型活动网络保障案例分享
服务
锐捷网络提供全面的服务支持，包括售前 咨询、方案设计、项目实施和售后服务等。
路由器
生成树协议原理及配置
生成树工作原理以及配置1 工作原理生成树协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。
STP的基本原理是，通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文（在IEEE 802.1D 中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。
配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
1.1技术原理STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。
由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。
当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。
2. 功能介绍：生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。
STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。
新型以太单板支持符合ITU-T 802.1d 标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。
但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢（即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。
目前在MSTP 组成环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多，系统采用依然是SDH MS-SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。
但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒，原因是内部具有较大缓存。
锐捷认证络工程师的RCN课程大纲
锐捷认证网络工程师（RCNA）课程大纲一、文档说明本大纲是针对三年制大专学生编写的“锐捷认证网络工程师（RCNA）”认证课程的教学大纲。
主要用于教师授课时对RCNA课程教学方式和方法的了解，掌握RCNA教学中的重点和难点，以及对教学授课前的准备工作起到指导作用。
二、教学目标在不同的网络环境下，选择适当的网络设备；中小型网络的规划与设计；掌握如何在交换机网络中进行灵活的安全隔离；掌握如何在交换网络中提供冗余链路，保证网络的稳定运行；掌握如何利用有限的资源提高链路带宽，保证网络高速运行；掌握如何利用三层交换机实现不同VLAN间的互通；掌握利用动态路由协议实现不同校区之间的互连；掌握如何通过NAT技术实现局域网连接到Internet；掌握如何利用ACL进行网络安全访问权限的控制；具备通过层次化的模型来分析网络故障，并具备设备故障排除的能力。
三、教学方法与教学形式RCNA课程在授课时采用理论和实践相结合的方式进行，注重学生的实际动手能力的培养。
尽可能采用案例式教学，使学生能够将所学的知识真正地和实际网络环境紧密结合起来，通过实践理解理论技术。
四、教学内容和要求1、理论知识第一章网络标准化教学目标：1、掌握OSI七层模型的起源、作用和各层的功能；2、熟悉网络传输过程中数据的封装与解封装的过程；3、掌握TCP/IP协议栈中各层的常见协议的特点；4、了解以太网中数据的结构。
课程知识点：第一节OSI七层模型OSI七层模型的起源与作用OSI七层模型的分类与各层之间的关系OSI七层模型各层的功能常见应用层协议数据链路层的构成MAC地址格式及组成数据封装和解封装过程及在各层次的名称第二节TCP/IP协议栈与OSI七层模型的关系应用层常用协议TCP段格式、长度端口号作用及分类，常见端口号TCP三次握手过程TCP确认机制TCP滑动窗口机制UDP段格式、长度TCP、UDP应用区别IP数据包格式ARP协议工作原理ICMP协议功能及常用命令LLC层及MAC层功能MAC地址格式本章重点：传输层、网络层、数据链路层功能，OSI各层间的关系；数据封装与解封装过程中数据的变化内容；OSI和TCP/IP协议栈的区别；传输层协议：端口号作用和常见端口号、TCP/UDP的区别、TCP三次握手、滑动窗口等；网络层协议：ARP、ICMP协议的应用；网络接口层：IEEE802.3和以太II标准、MAC地址本章难点：OSI各层功能的理解；端口号作用和常见端口号TCP/UDP的区别TCP三次握手、滑动窗口第二章网络互联设备教学目标：1、掌握网络传输介质应用场合及特点；2、掌握集线器、交换机及路由器之间的区别及应用场合；3、精通二层交换机功能原理和特点；4、熟悉路由器、三层交换机应用场合及特点；5、了解防火墙、IDS、IPS等安全设备应用场合及特点。
02-网络管理配置指导-生成树配置
目录1生成树················································································································································ 1-11.1 生成树简介 ········································································································································ 1-11.1.1 STP简介 ································································································································· 1-11.1.2 RSTP简介······························································································································· 1-71.1.3 MSTP简介 ······························································································································ 1-81.1.4 协议规范 ······························································································································· 1-131.2 生成树配置任务简介························································································································ 1-131.2.1 STP配置任务简介 ················································································································· 1-141.2.2 RSTP配置任务简介 ·············································································································· 1-141.2.3 MSTP配置任务简介 ·············································································································· 1-151.3 配置生成树 ······································································································································ 1-171.3.1 配置生成树的工作模式 ········································································································· 1-171.3.2 配置MST域 ··························································································································· 1-171.3.3 配置根桥和备份根桥 ············································································································· 1-181.3.4 配置设备的优先级················································································································· 1-191.3.5 配置MST域的最大跳数 ········································································································· 1-191.3.6 配置交换网络的网络直径······································································································ 1-201.3.7 配置生成树的时间参数 ········································································································· 1-201.3.8 配置超时时间因子················································································································· 1-211.3.9 配置端口的最大发送速率······································································································ 1-221.3.10 配置端口为边缘端口 ··········································································································· 1-221.3.11 配置端口的路径开销 ··········································································································· 1-231.3.12 配置端口的优先级··············································································································· 1-251.3.13 配置端口的链路类型 ··········································································································· 1-261.3.14 配置端口收发的MSTP报文格式·························································································· 1-271.3.15 打开端口状态变化信息显示开关 ························································································· 1-271.3.16 使能生成树协议（STP/RSTP/MSTP模式） ······································································· 1-281.3.17 执行mCheck操作 ················································································································ 1-281.3.18 配置摘要侦听功能··············································································································· 1-291.3.19 配置No Agreement Check功能··························································································· 1-311.3.20 配置生成树保护功能 ··········································································································· 1-331.4 生成树显示和维护 ··························································································································· 1-361.5 生成树典型配置举例························································································································ 1-371.5.1 MSTP典型配置举例 ·············································································································· 1-371 生成树1.1 生成树简介SecPath F100-C-AI目前不支持PVST生成树协议。
生成树协议原理与配置
STP运行原理简介
通过阻断冗余链路将一个有环路的桥接网络修 剪成一个无环路的树形拓扑结构，即：能够确 保数据帧在某一时刻从一个源出发，到达网络 中任何一个目标的路径只有一条，而其他的路 径都处于非激活状态（不能进行转发），如果 在网络中发现某条正在使用的链路出现故障时 ，网络中开启了STP技术的交换机会将非激活 状态的阻塞端口打开，恢复曾经断开的链路， 确保网络的连通性。
100Mb/s
1000Mb/s
19
4
200000
20000
通过Port0连接到根桥，Q=19. 通过Port1连接到根桥，Q=100+19=119. 很明显通过Port0连接到根桥的开销Q小，所以选择SwitchX和SwitchY的Port0为 根端口。 但是假设Q相同的话，就需要比较PID了，PID=端口优先级+端口号，一般来 说端口优先级是默认的，所以，端口号越小的端口，将成为根端口。 注意： 先比较开销，再比较PID。
如上图所示：从ＰＣ０到达ＰＣ１的数据帧会经过中间由三 台交换机组成的环路，ＳＴＰ协议会选择一条最短的路径让 数据帧从ＰＣ０到达ＰＣ１。假如，ＳＴＰ协议通过计算， 认为走２路——３路到达ＰＣ１是最短路径，那么１路就会处 于非激活状态，即１路上有关的端口会处于堵塞状态。如果 交换机Ｓ１出现了故障导致２路和3路不能走了，那么STP就 会激活1路，确保数据帧能够到达ＰＣ１.
交换机间的循环链路
1.2 单帧Βιβλιοθήκη 多次递交单帧的多次递交1.3 桥接表的不稳定
桥接表的不稳定性问题 如果交换机在不同的端口收到同一个帧，它的MAC数 据库将会变得不稳定。
2 . 生成树协议概述
2.1 生成树协议概述
生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）起源于 DEC公司的“网桥到网桥”协议。后来，IEEE 802委员
STP 生成树协议配置 (2)
STP 生成树协议配置协议名称：STP（生成树协议）配置协议一、背景介绍STP（生成树协议）是一种网络通信协议，用于在以太网交换机之间建立冗余路径，以确保网络的高可用性和冗余容错能力。
本协议旨在详细阐述STP的配置步骤和参数设置，以便网络管理员能够正确配置和管理STP协议。
二、配置步骤1. 确认交换机支持STP协议，并进入交换机的命令行界面。
2. 进入全局配置模式，并启用STP协议。
```enableconfigure terminalspanning-tree mode <mode>```其中，`<mode>`为STP模式，常见的模式有以下几种：- STP（标准生成树协议）：适用于小型网络。
- RSTP（快速生成树协议）：适用于中等规模的网络。
- MSTP（多实例生成树协议）：适用于大型网络。
3. 配置交换机的优先级。
```spanning-tree priority <priority>```其中，`<priority>`为优先级，取值范围为0-61440，默认值为32768。
优先级越低，交换机在生成树中的角色越重要。
4. 配置端口的优先级。
```interface <interface>spanning-tree port-priority <priority>```其中，`<interface>`为端口名称，`<priority>`为优先级，取值范围为0-240，默认值为128。
优先级越低，端口在生成树中的角色越重要。
5. 配置根桥。
```spanning-tree vlan <vlan_id> root primary```其中，`<vlan_id>`为VLAN ID，用于指定生成树的VLAN。
6. 配置边缘端口。
```interface <interface>spanning-tree portfast```通过将端口设置为边缘端口，可以加快端口的状态转换速度。
生成树协议的工作原理
生成树协议的工作原理篇一：STP生成树的工作原理STP生成树的工作原理一、STP生成树的工作原理STP的基本原理可以归纳为三步，选择根网桥RB、选择根端口RP、选择指定端口DP。
然后把根端口、指定端口设为转发状态，其它接口设为阻塞状态，这样一个逻辑上无环路的网络拓扑就形成了。
1.选择根网桥选择根网桥的依据是网桥ID,由优先级和MAC地址组成，先看优先级，优先级相同时再看MAC地址，值越小越优先选择。
根网桥的选择过程与政治选举类似。
2.选择根端口每一个非根网桥将从其接口选出一个到根网桥管理成本（administrative cost）最低的接口作为根端口，选择的依据是(1)自身到达根网桥的根路径成本最低的接口。
根路径成本的计算是，接口收到BPDU中所包含的成本与接口的成本的累加。
(2)直连网桥ID最小(3)端口ID最小3.选择指定端口当一个网段中有多个网桥时，这些网桥会将他们到根网桥的管理成本都通告出去，其中具有最低管理成本的网桥将作为指定（designated）网桥。
指定网桥中发送最低管理成本的BPDU的接口是该网段中的指定端口。
在每段链路上，选择一个指定端口，选择的依据是：(1)发送最低根路径成本的BPDU的接口(2)所在网桥ID最小(3)端口ID最小总结：选举根端口，比较接收的BPDU选举指定端口，比较发送的BPDU二、STP拓扑稳定后，所以工作中的交换机接口都将处于转发或阻塞状态，生成树的工作过程如下：(1)根交换机创建成本为0的Hello BPDU，并向其所有接口转发出去(2)邻接的非根网桥将接收的hello数据包中的成本加上接收端口的成本后，从指定端口转发出去。
(3)每经过一个hello时间周期根网桥重复步骤(1)，非根网桥重复步骤(2)，直到网络拓扑发生变化。
总结一下：STP拓扑稳定后，根网桥通过每2s的hello时间创建和发送helloBPDU,非根网桥通过根端口接收BPDU,并且从从指定端口转发改变后的BPDU。
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最短路径的选择
比较开销选择路径
比较本交换机到达根交换机路径的开销，选择开销最小的路径
1.掌握STP及RSTP技术原理 掌握STP及RSTP技术原理 2.掌握STP及RSTP基本配置 2.掌握STP及RSTP基本配置 3.掌握RSTP在实际网络中的应用 3.掌握RSTP在实际网络中的应用 4.掌握MSTP的原理和实施技术 4.掌握MSTP的原理和实施技术
3
课程议题
生成树起源
4
生成树综述
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端口状态迁移
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4。那么当拓扑发生变化,STP怎么处理呢? 。那么当拓扑发生变化,STP怎么处理呢?
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拓扑变化——交换机二层端口收敛导致 用户业务可能中断
2 A B
1 3 Link 1 down 收敛时间 Link 2 down 收敛时间 C Link 3 down 收敛时间 30秒， C产生 秒 产生TCN 产生 次佳BPDU 10秒＋30秒， 次佳 秒 秒 C产生 产生TCN 产生 B产生 产生TCN 产生
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TCN BPDU(Topology Change Notification )
当有以下几种情况出现时交换机发送TCN BPDU报文 当有以下几种情况出现时交换机发送TCN BPDU报文
– 处于转发状态或监听状态的端口，状态变为阻塞 – 处于未启用状态的端口进入转发状态，并且交换机上有其他的转 发端口 – 交换机从指定端口收到TCN BPDU报文 交换机从指定端口收到TCN BPDU报文 简单的来说就是端口的up/down就会导致交换机发TCN 简单的来说就是端口的up/down就会导致交换机发TCN BPDU 发给上游交换机， 发给上游交换机，发到根桥那里去
29
生成树协议的配置（续）
• 配置bpdu-guard 配置bpduSwitch(config-if)#
spanning-tree bpduguard enable Bpdu-guard特性防止非法交换机的接入,保护拓扑. Bpdu-guard特性防止非法交换机的接入,保护拓扑.如果在配置了该特性的接 口上收到了BPDU,则接口会进入Error-disabled状态,可通过手工配置errdisable 口上收到了BPDU,则接口会进入Error-disabled状态,可通过手工配置errdisable recovery命令恢复接口 recovery命令恢复接口
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生成树协议的配置（续）
• 配置交换机优先级和端口优先级范例
26
生成树协议的配置（续）
• Spanning Tree 的缺省配置： 的缺省配置： – 关闭STP 关闭STP – STP Priority 是32768 – STP port Priority 是128 – STP port cost 根据端口速率自动判断 – Hello Time 2秒 2秒 – Forward-delay Time 15秒 Forward15秒 – Max-age Time 20秒 Max20秒 – 可通过spanning-tree reset 命令让spanning tree参数恢复到缺省 可通过spanning命令让spanning tree参数恢复到缺省 配置
7
课程议题
一、STP技术原理 技术原理
8
STP议题
1、STP协议的作用与应用场景 STP协议的作用与应用场景 2、STP工作原理 STP工作原理 3、配置消息（BPDU）的报文格式 、配置消息（BPDU）的报文格式 4、网络拓扑变化时STP的收敛过程 、网络拓扑变化时STP的收敛过程 5、STP的配置与实施 STP的配置与实施
冗余设计-设计出强壮的网络架构
双设备 热备 单星型拓扑 容易出现单点故障， 可靠性较差。 解决方案
硬件
设备 冷备 链路：
双模块
双星型拓扑 可靠性较高，达到 五个九的高可用性。
1
软件/协议冗余设计：VRRP、聚合端口、路由协议的实施
生成树协议原理及配置
技术培训中心
2
教学目标 通过本章学习使学员能够: 通过本章学习使学员能够:
• 配置Forward-Delay Time 配置ForwardTime
Switch(config)#
spanning-tree forward-time seconds ForwardForward-Delay Time为BPDU报文扩散到全网中的时间，默认时间是15秒， Time为BPDU报文扩散到全网中的时间，默认时间是15秒， 通过配置可修改，取值范围是4 30秒 通过配置可修改，取值范围是4到30秒
生成树协议的产生背景
LAN 1
存在单点故障 冗余的设计又会带来环 路,导致广播风暴
LAN 2
5
生成树综述
生成树协议的分类
•生成树协议的分类，按照产生的时间先后顺序为STP、RSTP、 生成树协议的分类，按照产生的时间先后顺序为STP、RSTP、 MSTP
生成树协议所遵循的IEEE标准 生成树协议所遵循的IEEE标准
30
生成树协议的配置（续）
• 配置portfast 配置portfast
Switch(config-if)#
spanning-tree portfast Portfast特性会使端口直接进入Forwarding,但会因为收到BPDU而使该特性时 Portfast特性会使端口直接进入Forwarding,但会因为收到BPDU而使该特性时 效,从而使端口进行正常的STP算法后进入Forwarding,通常结合BPDUGUARD 从而使端口进行正常的STP算法后进入Forwarding,通常结合BPDUGUARD 特性使用. 特性使用.
31
STP回顾
STP工作原理 STP工作原理 配置消息（BPDU）的报文格式 配置消息（BPDU）的报文格式 STP的端口收敛 STP的端口收敛 校园网中STP的部署要点 校园网中STP的部署要点
32
课程议题
二、RSTP技术原理 技术原理
33
RSTP议题
RSTP的三个改进之处 RSTP的三个改进之处 RSTP的向后兼容问题 RSTP的向后兼容问题
– “0”或“4096”的倍数、共16个,缺省32768。 0”或“4096”的倍数、共16个 缺省32768。 • 恢复到缺省值
Switch(config)#
no
spanning-tree priority
• 配置交换机端口的优先级 – Switch(config)#interface interface-type interface-number interfaceinterface– Switch(config-if)#spanning-tree port-priority number Switch(config-if)#spanningport24
带宽
10Mbps 100Mbps 1000Mbps 10Gbps
IEEE802.1d 100 19 4 2
IEEE802.1t 2000000 200000 20000 2000
14
STP初始化收敛
• • • •
选择根网桥 在非根网桥上选择根端口 在每一个网段上选择一个指定端口 阻塞剩余端口
15
3、BPDU报文结构
22
5、生成树协议的配置
• 开启生成树协议－锐捷默认生成树协议是关闭的 开启生成树协议－锐捷默认生成树协议是关闭的
Switch(config)#
Spanning-tree
• 关闭生成树协议－锐捷默认生成树协议是关闭的 关闭生成树协议－锐捷默认生成树协议是关闭的
Switch(config)#
no Spanning-tree
28
生成树协议的配置（续）
• 配置Max-Age Time 配置MaxSwitch(config)#
spanning-tree max-age seconds MaxMax-Age Time 为BPDU报文的最大生存时间，默认值是20秒，可以通过配置 BPDU报文的最大生存时间，默认值是20秒，可以通过配置 修改，取值范围是6 40秒 修改，取值范围是6到40秒
27
生成树协议的配置（续）
• 配置Hello Time 配置Hello
Switch(config)#
spanning-tree hello-time seconds 根交换机发送BPDU报文的默认时间是2秒，通过配置可修改，取值范围是1 根交换机发送BPDU报文的默认时间是2秒，通过配置可修改，取值范围是110秒。 10秒。
生成树协议的配置（续）
• 配置交换机端口的优先级
Switch(config-if)#
spanning-tree port-priority number
– 端口优先级可配置范围为0或16的整数倍，共 端口优先级可配置范围为0 16的整数倍，共 16个，最大值为240，默认优先级为128。 16个，最大值为240，默认优先级为128。
• 三种生成树所遵循的IEEE标准分别为STP-IEEE 802.1d，RSTP三种生成树所遵循的IEEE标准分别为STP802.1d，RSTP-
IEEE802.1W，MSTPIEEE802.1W，MSTP-IEEE 802.1S
6
学习目标
• 1、掌握STP、RSTP、MST原理及配置实 施技术 • 2、理解二层交换网络的收敛与生成树协议 有关 • 3、理解数据在二层交换网络中走的路径与 生成树协议有关
DMA SMA L/T LLC Header Payload 项目 字节 2 1 1 1 8 4 8 2 2 2 2 2