企业网三层架构-冗余(线路,设备,网关,电源Ups)
三层架构-冗余,线路冗余:二层桥接技术
一台交换机上的一个接口可以映射多个MAC地址,但是一个MAC地址只能对应一个接口
当交换机触环导致的问题:
1.广播风暴
2.对于同一个数据帧反复拷贝
3.MAC地址表翻滚
以上上个问题将不断占用资源,逐渐导致设备性能受限,设备过热,重启或者关机
一。STP生成树的定义:
在一个二层交换机网络中,生成一棵树型结构,逻辑的阻塞部分接口,使得从根到所有节点仅存在唯一的路径,当最佳链路故障的时候,再打开部分阻塞端口,来恢复通讯,实现线路的备份,逻辑阻塞交换网路中的部分接口,实现从根到所有节点唯一尽量最短的路径,最好选用星型结构
STP:802.1D 网桥(交换机)
PVST PVST+ 802.1S RSTP 802.1W MSTP
(二层帧,三层包,四层段,应用层报文)
二。802.1D:一个交换网络内仅存在一棵生成树实例:
查看命令:show spanning-tree
交换机间使用BPDU协议数据单元---交换机间沟通互动收发的数据
配置BPDU只有根网桥可以进行发送,在交换机网络初始状态时,所有交换机均定义本地为根网桥,进行BPDU的发送,使得网络中所有的交换机均收到其他设备的BPDU,之后基于数据中的参数进行对比,选举出根网桥,再所有非根网桥不再发送BPDU,而是仅接受和转发网桥的BPDU,周期为2s,hold time20s
拓展:TCN(拓扑变更消息,也是BPDU),本地交换机链路故障后,STP重新收敛,为了快速刷新全网所有交换机的MAC表,向本地所有的STP接口发送TCN(标记位的TCN位置1),邻居交换机收到TCN后,先标记为ACK为回复,用于可靠传输信息,之后将TCN逐级转发到根网桥处,由根网桥回复TC消息来逐级回复到所有的交换机,使所有的交换机临时将MAC表的老化时间修改为15s(默认的,转发延时)
802.1D的收敛时长:
1.初次收敛:30s=15s侦听+15s学习
2.结构变化:
(1)30s 存在直连检测=本地仅存在一个阻塞端口,可以接受来自根网桥的BPDU
(2)50s 非直连检测:20s hold time+30s收敛
802.1D的缺点:
1.收敛慢
2.链路利用率低
三。BPDU的选举:
根网桥:一台交换机,在没有棵树形结构中有且仅有一台,负责周期的发送BPDU,计算整棵树的树形结构,保活和指挥整棵树的收敛
1.比较BPDU中的桥ID=BID(优先级),默认为32768(0-65535),越小越好
2.优先级相同,比较MAC地址数值,越小越好
注释:1.透明交换机无MAC地址,自然不支持生成树 2.支持stp的交换机,一定也支持SVI技术(可以让交换机配置ip地址,称为源或者目标设备,自然出厂时携带MAC地址,stp可以借用该mac地址)
综上:BID=网桥优先级+MAC地址
四。根端口和指定端口的介绍:
根端口:一个接口,在每台非根网桥上,有且仅有一个接口为根接口,该交换机离根网桥最近的接口,用于接受来自根的BPDU,也正常转发用户的数据(不被阻塞)
1.cost:比较从根网桥发出的BPDU,通过该接口进入时最小的cost值,出接口的cost不进行计算,只累计进入的cost值
2.BID:入向的cost值相同的时候,比较对端(上级)设备的BID(也就是该设备上一个接口的BID号),小的对应接口为根端口
3.PID:若上级设备的BID相同,比较对端(上级)设备的PID(PUD=接口优先级0-255,默认为128+接口编号,都是越小越好)
4.本地PID:最后比较自己本地的PID
cost值:
V1(802.1d标准):100M(19) 1000M(4) 10G(2) >10G(1)
V2(802.1T标准):1000M(200000) 1000M(20000)
指定端口:一个接口,在每条两端均运行stp的物理链路上,有且仅有一个接口,转发来自根的BPDU,也正常转发用户数据(不被阻塞),根端口的对端一定是指定端口,且根网桥上的所有接口为指定端口
1.比较从根网桥发出的BPDU,通过该接口转出最小cost值
2.比较本地BID,关键为MAC值,越小越好
3.比较本地PID,越小越好
4.直接阻塞
非指定端口:以上所有角色选择完成后,剩下没有角色的接口全部称为非指定端口,非指定端口为阻塞状态(不是down,是可以收数据,但是不转发)
五。接口角色与状态分类
接口角色:根网桥 根端口 指定端口 非指定端口(堵塞端口)
状态:
1.down:STP未运行
2.侦探:所有交换机收发BPDU,选举所有角色(根端口+指定端口进入学习状态,非指定端口进入堵塞状态)
3.学习:关注用户流量中的源MAC地址,生成MAC表,之后进入转发状态
4.转发:只有转发状态后,方可进行用户数据的转发
5.阻塞状态
六。PVST--基于vlan的生成树
cisco私有,主要是在802.1D的基础上,提高了链路的利用率
内容:一个vlan一棵树,一棵树的内部正常进行802.1D计算,将不同vlan的根网桥放置于不同汇聚层设备处,可以实现所有链路均存在部分vlan可通讯并且互为备份,不同vlan的BPDU的区别在于优先级,优先级=4096的倍数+vlan id(人为可以修改4096倍数备份,且只能修改为4096的整倍)
更改优先级:spanning-tree vlan 1 priority 4096(更改的优先级都应该为4096的倍数)
存在的缺点:
1.树多- cisco设备使用专用芯片来处理stp流量
2.收敛慢
3.在trunk干道上仅支持ISL封装,不支持802.1Q封装
七。PVST+ 在PVST的基础上,兼容802.1Q封装,提供了三种加速
1.端口加速:用于连接端口的接口,不需要30s(进入接口:spanning-tree portfast)
2.上层链路加速:正对直连检测条件下的阻塞端口,不需要30s,同时本地网桥优先级自动被加大,故只能接入层交换机配置
3.骨干加速:针对次优BPDU,所有交换机均可以进行配置,在接受到次优BPDU时候,省去20s的hold time
缺点:1.加速不彻底 2.私有协议 3.树多
八。快速生成树:彻底提速,不再计时
1.PSTP:PVST+的升级版 私有(基于一个vlan一棵树,同时进行快速收敛)
2.802.1w:802.1D升级版 共有(一个共有网络一棵树,快速加速)
快速的原理:
1.取消计时器,在完成了一个状态的工作后,直接进入下一个状态
2.分段式同步,两台设备间逐级收敛,使用请求和同意标记,依赖标记位的第一位和第六位
3.BPDU的保活时间为6s,hello time2s
4.将端口加速(边缘接口),上行链路加速,骨干加速集成了
5.兼容802.1D和PVST,但802.1D和PVST没有使用标记位中的1-6位,故不能快速收敛,因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛,那么其他开启快速收敛的设备也不能快速,但TCN消息出现的时候,不需要等待其他网桥的BPDU,就可以刷新本地的cam表
私有快速生成树:优点:分流 链路利用路高 缺点:树多,需要专用芯片管理
共有快速生成树:一个网络一棵树,利用率低
九。基于组的快速生成树
MSTP(802.1S)-基于组的生成树,一个组一棵树,一个组内可以管理多个vlan,各个组的BPDU,参考PVST的方案,基于网桥优先级4096*n+组号,默认存在组0,且默认所有vlan处于组0
查看生成树类型:[SW1]display stp brief
<Huawei>undo ter monitor (去除交换机更新杂志)
[SW1]vlan batch 2 to 100
[SW1]port-group group-member e0/0/1 to e0/0/2
[SW1-port-group]port link-type trunk
[SW1-Ethernet0/0/1]port link-type trunk
[SW1-Ethernet0/0/2]port link-type trunk
[SW1-port-group]port trunk allow-pass vlan 2 to 100
[SW1-Ethernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 2 to 100
[SW1-Ethernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan 2 to 100
[SW1]stp mode mstp(开启mstp协议)
[SW1]stp region-configuration
[SW1-mst-region]region-name aa(取名为aa)
[SW1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 50(组1监管1-50)
[SW1-mst-region]instance 2 vlan 51 to 100(组2监管51-100)
[SW1-mst-region]active region-configuration (启动)
[SW1]dis current-configuration (查看配置设置)
[SW1]dis stp region-configuration (查看分组信息)
[SW1]stp instance 1 root primary (配置为组1的主根)
[SW1]stp instance 2 root secondary (配置为组2的备份根)