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第四章 生成树(STP)协议配置
4.1 生成树协议简介 STP (Spanning Tree Protocol)是生成树协议的英文缩写。该协议可应用于 环路网络。通过一定的算法阻断某些冗余路径，将环路网络修剪成无环路的树型 网络，从而避免数据帧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数据帧。 IEEE802.1D协议将这种协议数据帧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。 配置消息中主要包括以下内容： Ø 树根的ID由树根的优先级和MAC地址组合而成 Ø 到树根的最短路径开销 Ø 指定交换机的ID由指定交换机的优先级和MAC地址组合而成 Ø 端口的ID由指定端口的优先级和端口编号组成 Ø 配置消息的生存期 Ø 配置消息的最大生存期 ➢ 配置消息发送的周期-Hellotime ➢ 端口状态迁移的延时-forwarddelay 4.2 生成树的种类 802.1S 普通生成树 802.1W 快速生成树 802.1D 多生成树 4.2.1 STP（Spanning-Tree Protocol） STP 协议生来就是为了冗余而存在的，单纯树型的网络无法提供足够的可 靠性，由此我们引入了额外的链路，这才出现了环路这样的问题。但单纯是标准 的 802.1D STP 协议并不能实现真正的冗余与负载分担。 STP 为 IEEE 802.1D 标准，它内部只有一棵 STP tree，因此必然有一条链 路要被 blocking，不会转发数据，只有另外一条链路出现问题时，这条被 blocking 的链路才会接替之前链路所承担的职责，做数据的转发。无论怎样，总会有一条链路处于不被使用的状态，冗余是有了，但是负载分担是不可想象的。 Extreme 对 STP 做了改进，它使得每个 VLAN 都运行一棵 stp tree，这样 第一条链路可以为 vlan 1 2 3 服务，对 vlan 4 5 6 blocking，第二条链路可以为 vlan 4 5 6 forwarding，对 vlan 1 2 3 关闭，无形中实现了链路的冗余，负载分 担。这种技术被称之为 PVST 随着网络的发展，人们发现传统的 STP 协议无法满足主备快速切换的需求， 因为 STP 协议将端口定义了 5 种状态，分别为：blocking listening learning forwarding disabling，想要从 blocking 切换至 forwarding 状态，必需要经过 50 秒的周期，这 50 秒我们只能被动地去等待。20 秒的 blocking 状态下，如果没 有检测到邻居发来的 BPDU 包，则进入 listening，这时要做的是选举 Root Bridge、 Designate Port、Root Port，15 秒后，进入 learning，learning 状态下可以学习 MAC 地址，为最后的 forwarding 做准备，同样是 15 秒，最后到达转发状态。 这样的延时在现代网络环境下是让人极为难以忍受的。 4.2.2 RSTP（802.1w） RSTP 决了延时的问题，它的收敛速度很快。RSTP 在 STP 基础上额外定 义了两种 port role（注意这里的概念，端口角色），分别是 alternate 与 backup 另外重新规定了 port state（端口状态），分别为 discarding、Learning、 Forwarding. STP 的一大失败之处在于混淆了 port role 与 port state 两种概念，在 RSTP上，这样的问题不再存在了，port state 与 port role 无关了。alternate port 责任 是为另一台交换机上的链路作备份，而 backup port 是为本交换机上的端口作备。 RSTP 最重要的变化在于对 BPDU 中 type 字段的利用上，之前 STP 只使用 了其中的两个位
另外 6 个位中实现了很多的功能，包括不再需要去等待 50 秒的时间完成主 备切换，直接利用 proposal 与 agreement 协商即可，这样大大缩短了收敛时间。 RSTP 还定义了两个新的概念：edge port 与 link type，如果是 edge port， 表明下面接的只能是主机，环路的存在是不可能的，所以我们可以直接将其从 discarding 切换到 forwarding 状态，类似于 STP 中的 port fast 技术。而 link type 定义了这条链路是 point-to-point 的还是 shared。如果有 pt-pt 环境下，我们就 可以做快速的切换了 4.2.3 MSTP（802.1s） STP 和 RSTP 都采用了一棵 STP tree，负载分担不可实现，而 CISCO 的 PVST+与 RPVST+采用了每个 VLAN 一棵生成树，虽然实现了负载分担，但是 会占用非常多的 CPU 时间。这也正是 MSTP（802.1s）产生的原因 MSTP 可以将多个 VLAN 的生成树映射为一个实例，即 vlan map to a instance，我们不需要那么多的生成树，只需要按照冗余链路的条数来得出需要 几棵生成树。 如果只有两条链路，并且有 1-1000 个 VLAN，我们可以将 1-500 定义为 instance 1，将 501-1000 定义到 instance 2。只生成两棵树 1 和 2，同样实现了冗余与负载分担。 MSTP 是基于 RSTP 的，没有 RSTP，MSTP 是无法运行的。 另：MSTP 模式下,交换机可支持 65 个 MST instance，当然每个实例中的 VLAN 数目是无限的。 4.3 spanning tree 协议配置 4.3.1 STP 基本配置 1) 创建一个新的 stp 域名 一个交换机可以支持多个Spanning Tree 域，Extreme 交换机可被划分为 多个虚拟桥，每个虚拟桥可以独立地运行一个Spanning Tree 域（Spanning Tree Domain，STPD）。每个STPD 有自己的根交换机和活动路径，所以可以分配 一个或多个VLAN。 缺省情况下，一台Extreme交换机仅包含一个STPD-s0，缺省的Vlan（default） 是s0 的一个成员。 Ø 当建立一个STPD后，这个STPD具有以下缺省参数： ➢ 交换机优先级（Bridge priority）— 32,768； Ø 消息发送周期（Hello time）—2 秒； Ø 端口状态迁移延时—15秒 注意：STPD，VLAN，QoS脚本的名称必须是唯一的。例如，如果您命名 某个VLAN为RED，那么该名称不能被用于STPD或QoS脚本。 2 creat stp 【功能】创建一个新的 STP domain，系统在缺省情况下已经创建了 一个 stp_name so，但是没有启动 【范例】creat stp s1 2 config stp 【功能】配置 stp 的模式 【范例】config stp s1 mode dot1d 2 config stpd 【功能】将 vlan 和接口加入到 stp 中 【范例】config stpd s1 add vlan red ports 1:1-2 2 enable stpd 【功能】启用 stp 【说明】将一个或多个 VLAN 加入到 STPD。一个端口只能属于一个 STPD， 如果该端口属于多个 VLAN，那么这些 VLAN 必须属于同一个 STPD。 【范例】enable stpd s1 4.3.2 配置 STP 参数 注意：缺省的STP参数对于大多数网络而言已经足够，当您更改STP设置时，请确保您具备网络和STP的相关知识。 STP 配置参数包括以下几个参数： Hello time Forward delay Max age STP priority Stp port cost Stp port priority 2 config stpd 【功能】指定配置消息的发送周期。该周期为1秒至10秒，缺省为2秒。 （根网桥所连续发送BPDU之间的时间间隔） 【范例】config stpd s1 hellotime 5 2 config stpd 【功能】指定端口迁移的延时，该延时范围为4秒至30秒，缺省为15秒。 （网桥在监听和学习状态所停留的时间间隔） 【范例】config stpd s1 forwarddelay 20 2 config stpd 【功能】指定配置消息的最大生存期， 取值范围为6秒至40秒，缺省为 20秒。（网桥在将根网桥看作不可用之前保留根网桥ID的最大时 间） 【范例】config stpd s1 maxage 30 注意：该值必须大于或等于2 X (Hellotime + 1)，并且小于或等于2X(Forwarddelay–1). 2 config stpd 【功能】指定STPD的优先级。通过更改STPD的优先级，您可以控制该 交换机成为根交换机的可能性。该优先级取值范围为0至65,535， 缺省为32,768，对于802.1d 生成树优先级的增量没有限制，对 于802.1w和802.1s优先级的增量是4096的倍数（生成树的优先 级默认是32768），端口数值越低优先级越高，0代表最高的优先 级。 【范例】config stpd s1 priority 128 2 config stpd 【功能】为端口指定路径开销， 取值范围为1至65,535。基于端口的不同速度，交换机自动为端口设置了不同的路径开销，如下所示：
【范例】config stpd s1 port cost 19 2:10 2 config stpd <stpd_name> port priority <value portlist> 【功能】指定端口优先级。通过更改端口的优先级，您可以控制该端口成 为根端口的可能性。该优先级取值范围为0至255，缺省为128。0 代表最低的优先级。 【范例】config stpd s1 port priority 128 2-10 4.3.3 查看 STP 配置信息 1) 使用下列命令显示所有端口的STP设置： show stpd {stpd_name } 该命令可以显示以下信息： • STPD名称 • Bridge ID • STPD配置信息 2) 使用下列命令显示端口的STP状态： show stpd <stpd_name> ports <port_list> 该命令可以显示以下信息： • STPD端口配置 • STPD状态(例如是否根交换机) • STPD端口状态(转发，阻塞等) 4.3.4 关闭及重置 STP 2 delete stpd <stpd_name> 【功能】 删除一个STPD。必须先删除该STPD所属的所有VLAN，才能 够删除STPD。 【范例】delete stpd s1 2 disable stpd port {port_list | all} 【功能】在一个或多个端口上关闭STP。执行该命令将使端口处于永久转发状态，所以接收的配置消息将被忽略。 【范例】disable stpd port 2-10 2 unconfig stpd {stpd_name | all} 【功能】重置一个或所有STPD的STP参数为缺省值。 【范例】unconfig stpd s1 |
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