构建以太网交换网络——（生成树实验）

news2024/11/17 11:32:17

实验介绍 

关于本实验

以太网交换网络中为了进行链路备份，提高网络可靠性，通常会使用冗余链路。但是使用冗余链路会在交换网络上产生环路，引发广播风暴以及MAC地址表不稳定等故障现象，从而导致用户通信质量较差，甚至通信中断。为解决交换网络中的环路问题，提出了生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）。

与众多协议的发展过程一样，生成树协议也是随着网络的发展而不断更新的，从最初的IEEE 802.1D中定义的STP到IEEE 802.1W中定义的快速生成树协议RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol），再到最新的IEEE 802.1S中定义的多生成树协议MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）。

本实验将通过完成STP的基本配置，帮助学员掌握STP的配置和原理，以及部分RSTP特性。

实验目的

  1. 掌握启用和禁用STP/RSTP的方法
  2. 掌握修改交换机STP模式的方法
  3. 掌握修改桥优先级，控制根桥选举的方法
  4. 掌握修改端口优先级，控制根端口和指定端口选举的方法
  5. 掌握修改端口开销，控制根端口和指定端口选举的方法
  6. 掌握边缘端口的配置方法
  7. 掌握启用和禁用RSTP的配置方法

 实验组网介绍

实验背景

某公司的二层交换网络中，为了提高网络可靠性，故在二层交换网络中增加冗余链路。为了阻止冗余链路可能带来的广播风暴，MAC地址漂移等负面影响，需要在交换机之间部署生成树协议。

实验任务配置

配置思路

1. 使能设备上的STP功能

2. 修改桥优先级来控制根桥的选举

3. 修改接口参数来控制端口角色

4. 修改设备运行RSTP协议

配置步骤

步骤1  闭多余接口，只针对《HCIA-Datacom实验室搭建指南V1.0》所描述的环境，其他环境可以忽略此步骤。

配置RSTP边缘端口

#关闭S1与S2之间的GigabitEthernet0/0/12接口

[S1]interface GigabitEthernet 0/0/12
[S1-GigabitEthernet0/0/12]shutdown

[S2]interface GigabitEthernet 0/0/12
[S2-GigabitEthernet0/0/12]shutdown

步骤二  配置设备运行STP

# 全局使能STP功能

<S1>system-view 
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[S1]stp enable

stp enable命令用来使能交换设备或端口上的STP/RSTP/MSTP功能。缺省情况下，交换设备上的STP/RSTP/MSTP功能处于启用状态，此处配置仅为演示用。

# 修改当前生成树工作模式为STP

[S1]stp mode stp 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

stp mode{mstp | rstp | stp}命令用来配置交换设备的生成树协议工作模式。缺省情况下，设备的生成树协议工作模式为MSTP模式。当前设备的生成树模式已经被修改为STP。

[S2]stp mode stp 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

[S3]stp mode stp 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

[S4]stp mode stp 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

# 查看生成树的状态，以S1为例

[S1]display stp 
-------[CIST Global Info][Mode STP]-------
CIST Bridge         	:32768.4c1f-cc33-7359                         //自身的桥ID。
Config Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC      	:32768.4c1f-cc10-5913 / 20000           //当前的根桥的ID与根路径开销
CIST RegRoot/IRPC   	:32768.4c1f-cc33-7359 / 0
CIST RootPortId     	:128.14
BPDU-Protection     	:Disabled
TC or TCN received  	:47
TC count per hello  	:0
STP Converge Mode   	:Normal 
Time since last TC  	:0 days 0h:0m:38s
Number of TC        	:15
Last TC occurred    	:GigabitEthernet0/0/14

显示信息还包括各个接口的状态，在上述输出中已经按ctrl+c结束显示。

# 查看各交换机上生成树的状态信息摘要。 

[S1]display stp brief 
 MSTID  Port                    Role   	STP State           Protection
   0    GigabitEthernet0/0/10       DESI  	FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/11       DESI  	FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/13       DESI  	FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/14       ROOT 	FORWARDING     	 NONE

[S2]display stp brief 
 MSTID  Port                    Role    STP State          Protection
   0    GigabitEthernet0/0/10       ALTE  DISCARDING      	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/11       ALTE  DISCARDING      	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/13       DESI  	FORWARDING    	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/14       ROOT  FORWARDING    	NONE

[S3]display stp brief 
 MSTID  Port                    Role    STP State          	Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        ALTE  DISCARDING      	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/2        ALTE  DISCARDING      	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/3        ROOT  FORWARDING    	NONE

[S4]display stp brief 
 MSTID  Port                    Role   STP State          	Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/2        DESI  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/3        DESI  FORWARDING      NONE

# 综合根桥ID信息以及各个交换机上的端口信息，可得当前拓扑如下

虚线代表该链路不转发业务数据。

注：该拓扑仅供参考，不一定与实际实验环境中的生成树拓扑相同。

步骤三   修改设备参数，使得S1成为根桥，S2成为备份根桥

# 修改S1和S2的桥优先级

[S1]stp root primary

由于根桥在网络中的重要性，在根桥选举过程中，通常希望性能高、网络层次高的交换设备会被选举为根桥。但是，性能高、网络层次高的交换设备其优先级不一定高，因此可以通过执行相应命令配置其为根桥，以保证该设备成为根桥。stp root命令用来配置当前交换设备为指定生成树的根桥或备份根桥。

  • 执行stp root primary命令指定当前交换设备为根交换设备，则表示该设备在指定生成树中的优先级为0，且优先级不能修改。
  • 执行stp root secondary命令指定当前交换设备在指定生成树中为备份根桥，则表示该设备的优先级数值为4096，且优先级不能修改。
[S2]stp root secondary

# 在S1上查看当前STP状态

[S1]display stp 
-------[CIST Global Info][Mode STP]-------
CIST Bridge         	:0    .4c1f-cc33-7359                             //自身的桥ID。
Config Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC      	:0    .4c1f-cc33-7359 / 0                  //当前的根桥的ID与根路径开销
CIST RegRoot/IRPC   	:0    .4c1f-cc33-7359 / 0
CIST RootPortId     	:0.0
BPDU-Protection     	:Disabled
CIST Root Type      	:Primary root
TC or TCN received  	:84
TC count per hello  	:0
STP Converge Mode   	:Normal 
Time since last TC  	:0 days 0h:1m:44s
Number of TC        	:21
Last TC occurred    	:GigabitEthernet0/0/10

此时自身桥ID与根桥ID相同，且根路径开销为0，说明S1是当前网络的根桥。

# 在所有设备上查看STP状态摘要 

[S1]display stp brief 
 MSTID  Port                    Role    STP State          Protection
   0    GigabitEthernet0/0/10       DESI  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/11       DESI  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/13       DESI  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/14       DESI  FORWARDING      NONE

[S2]display stp brief 
 MSTID  Port                    Role    STP State          	Protection
   0    GigabitEthernet0/0/10       ROOT  FORWARDING    	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/11       ALTE  DISCARDING      	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/13       DESI  FORWARDING     	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/14       DESI  FORWARDING     	NONE

[S3]display stp brief 
 MSTID  Port                    Role    STP State          	Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        ROOT  FORWARDING    	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/2        ALTE  DISCARDING      	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/3        ALTE  DISCARDING      	NONE

[S4]display stp brief 
 MSTID  Port                    Role    STP State          	Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        ROOT  FORWARDING    	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/2        ALTE  DISCARDING      	NONE
   0    GigabitEthernet0/0/3        DESI  	FORWARDING     NONE

# 综合根桥ID信息以及各个交换机上的端口信息，可得当前拓扑如下

步骤四   修改设备参数，使得S4的GigabitEthernet0/0/2接口成为根端口

# 查看S4上的STP状态信息

[S4]display stp 
-------[CIST Global Info][Mode STP]-------
CIST Bridge         	:32768.4c1f-cc10-5913
Config Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC      	:0    .4c1f-cc33-7359 / 20000
CIST RegRoot/IRPC   	:32768.4c1f-cc10-5913 / 0
CIST RootPortId     	:128.1
BPDU-Protection     	:Disabled
TC or TCN received  	:93
TC count per hello  	:0
STP Converge Mode   	:Normal 
Time since last TC  	:0 days 0h:9m:5s
Number of TC        	:18
Last TC occurred    	:GigabitEthernet0/0/1

当前S4到S1的根路径开销为20000。

# 修改S4的GigabitEthernet 0/0/1的STP开销值为50000

[S4]interface GigabitEthernet 0/0/1 
[S4-GigabitEthernet0/0/1]stp cost 50000

# 查看当前STP状态信息摘要

[S4]display stp brief 
 MSTID  Port                    	Role    	STP State          		Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        	ALTE  	DISCARDING      		NONE
   0    GigabitEthernet0/0/2        	ROOT  	FORWARDING    		NONE
   0    GigabitEthernet0/0/3        	ALTE  	DISCARDING      		NONE

当前S4到S1的根路径开销为20000。

# 修改S4的GigabitEthernet 0/0/1的STP开销值为50000

[S4]interface GigabitEthernet 0/0/1 
[S4-GigabitEthernet0/0/1]stp cost 50000

# 查看当前STP状态信息摘要

[S4]display stp brief 
 MSTID  Port                    	Role    	STP State          		Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        	ALTE  	DISCARDING      		NONE
   0    GigabitEthernet0/0/2        	ROOT  	FORWARDING    		NONE
   0    GigabitEthernet0/0/3        	ALTE  	DISCARDING      		NONE
[S4]display stp brief 
 MSTID  Port                    	Role    	STP State          		Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        	ALTE  	DISCARDING      		NONE
   0    GigabitEthernet0/0/2        	ROOT  	FORWARDING    		NONE
   0    GigabitEthernet0/0/3        	ALTE  	DISCARDING      		NONE
 [S4]display stp 
-------[CIST Global Info][Mode STP]-------
CIST Bridge         	:32768.4c1f-cc10-5913
Config Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC      	:0    .4c1f-cc33-7359 / 40000             //根路径开销为20000+20000=40000
CIST RegRoot/IRPC   	:32768.4c1f-cc10-5913 / 0
CIST RootPortId     	:128.2
BPDU-Protection     	:Disabled
TC or TCN received  	:146
TC count per hello  	:0
STP Converge Mode   	:Normal 
Time since last TC  	:0 days 0h:2m:25s
Number of TC        	:20
Last TC occurred    	:GigabitEthernet0/0/2

# 当前拓扑如下

步骤五  修改当前生成树工作模式为RSTP

# 修改所有设备的生成树模式

[S1]stp mode rstp 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

[S2]stp mode rstp 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

[S3]stp mode rstp 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

[S4]stp mode rstp 
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

# 查看设备上的生成树状态，仅以S1为例

[S1]display stp 
-------[CIST Global Info][Mode RSTP]-------
CIST Bridge         	:0    .4c1f-cc33-7359
Config Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times        	:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC      	:0    .4c1f-cc33-7359 / 0
CIST RegRoot/IRPC   	:0    .4c1f-cc33-7359 / 0
CIST RootPortId     	:0.0
BPDU-Protection     	:Disabled
CIST Root Type      	:Primary root
TC or TCN received  	:89
TC count per hello  	:0
STP Converge Mode   	:Normal 
Time since last TC  	:0 days 0h:0m:44s
Number of TC        	:27
Last TC occurred    	:GigabitEthernet0/0/11

模式修改后，对生成树的整体拓扑无影响

步骤六   配置边缘端口

# S3的GigabitEthernet 0/0/10-0/0/24确认只会连接终端设备，需要被配置为边缘端口

[S3]interface range GigabitEthernet 0/0/10 to GigabitEthernet 0/0/24

通常，设备的以太网接口数比较多，并且在很多以太网接口下有相同的配置。如果对这些以太网接口进行逐个配置会较为繁琐，且容易输入错误。因此，将需要执行相同配置命令的以太网接口加入到一个临时端口组，在临时端口组配置命令时，系统会自动到临时端口组绑定的所有成员接口下执行这些命令行，完成以太网接口批量配置。

注：某些产品上可能不支持临时接口组，需要对接口做单独配置。

[S3-port-group]stp edged-port enable

 stp edged-port enable命令用来配置当前端口为边缘端口。当前端口配置成边缘端口后，如果收到BPDU报文，交换设备会自动将边缘端口设置为非边缘端口，并重新进行生成树计算。

结果验证

1）请根据实际收敛情况，标识出当前实验环境中的根桥以及端口角色。

 

2）关闭任意交换机上的任意端口，观察是否能通过备份链路到达其他所有交换机。 

 配置参考

S1的配置

#
sysname S1
#
stp mode rstp
stp instance 0 root primary
#
interface GigabitEthernet0/0/12           
 shutdown
#
return

S2的配置

#
sysname S2
#
stp mode rstp
stp instance 0 root secondary
#
interface GigabitEthernet0/0/12           
 shutdown
#
return

S3的配置

#
sysname S3
#
stp mode rstp
#
interface GigabitEthernet0/0/10
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/11
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/12
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/13
 stp edged-port enable                    
#
interface GigabitEthernet0/0/14
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/15
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/16
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/17
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/18
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/19
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/20
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/21
 stp edged-port enable                    
#
interface GigabitEthernet0/0/22
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/23
 stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/24
 stp edged-port enable
#
return

S4的配置

#
sysname S4
#
stp mode rstp
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 stp instance 0 cost 5000
#                               
return

思考题

1. 步骤3中，若修改S1的GigabitEthernet 0/0/14接口的cost值为50000，是否能达到相应的效果？为什么？

2. 在当前拓扑下，请尝试通过修改配置使得S2的GigabitEthernet0/0/11口成为根端口。

3. S1与S2之间的两条链路能否同时处于转发状态？为什么？

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百度百科中&#xff0c;创建一个属于自己的词条&#xff0c;不仅是个人荣誉的象征&#xff0c;更是对其生平事迹的官方记录&#xff0c;能够让更多人了解和记住一个人的成就。那么&#xff0c;如何创建一个高质量的百科人物词条呢&#xff1f;本文伯乐网络传媒将详细解答这一问…
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007_how_to_start_learning_Matlab学习的启动与加速

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Matlab学习的启动与加速 1. 前言 这个专题的Matlab博文系列&#xff0c;来到了传奇的007&#xff0c;我又准备放下技术工作的写作&#xff0c;来一点务虚和规划的内容。 这个系列的开始&#xff0c;也是一个随机发生的小概率事件&#xff0c;本来Python&#xff08;PyQt&…
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【MySQL】多版本并发控制

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一、什么是MVCC MVCC是通过数据行的多个版本管理来实现数据库的并发控制。MVCC也就相当于是如何实现在相应的隔离级别下&#xff0c;更好的实现并发。 二、快照读与当前写 MVCC在InnoDB中的实现主要是为了提高数据库并发性能&#xff0c;用更好的方式去处理读-写冲突。 2.1、…
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软件应用实例，租赁系统软件操作教程，脚手架租赁管理集装箱租赁管理系统教程

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软件应用实例&#xff0c;租赁系统软件操作教程&#xff0c;脚手架租赁管理集装箱租赁管理系统教程 一、前言 以下软件操作教程以&#xff0c;佳易王租赁管理系统软件V17.0为例说明 件文件下载可以点击最下方官网卡片——软件下载——试用版软件下载 1、软件可以记录&#x…
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MySQL索引优化实战宝典

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MySQL索引是MySQL数据库用于快速查找和访问数据的一种数据结构&#xff0c;它就像书的目录一样&#xff0c;可以帮助数据库系统更快地定位到所需数据的位置&#xff0c;从而大大提高查询性能。 下面来看一下索引分类 一、索引分类 本文介绍平时使用最多的基于 InnnoDB…
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盘点4款最适合教学的电路仿真软件

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在现代电子教育中&#xff0c;电路仿真软件扮演着至关重要的角色。它们不仅能够帮助学生更好地理解电子电路原理&#xff0c;还能够提升教学效率&#xff0c;培养学生的实践能力。本文将盘点4款最适合教学的电路仿真软件&#xff0c;助您选择最佳的教学利器&#xff0c;同时介绍…
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HTTP的三次握手和四次挥手？ 我都给你讲清楚 ！！！

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今天我们来聊聊一个计算机网络中非常基础但又非常重要的概念——HTTP的三次握手和四次挥手。 一、三次握手 首先&#xff0c;我们来聊聊三次握手。三次握手其实是TCP&#xff08;传输控制协议&#xff09;建立连接时的一个过程&#xff0c;而HTTP是基于TCP的&#xff0c;所以我…
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centos 环境部署

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一、安装redis 1. 升级 GCC 最直接的解决方式是升级你的 GCC 编译器到支持 C11 标准的版本。CentOS 7 默认的 GCC 版本较旧&#xff0c;可能不支持 _Atomic。你可以通过以下步骤升级 GCC&#xff1a; 启用 CentOS 的 Software Collections (SCL) 仓库&#xff0c;该仓库提供了…
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学习使用xbox手柄控制小乌龟节点移动

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使用xbox手柄控制小乌龟&#xff0c;首先要下载joy功能包&#xff0c;发布sensor_msgs话题也就是手柄和ros通信的话题。 下载的步骤就根据官方文档即可 joy/Tutorials/ConfiguringALinuxJoystick - ROS Wiki 这里我提供一下具体步骤 第一步 安装joy 首先安装对应系统版本的…
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