计算机网络技术第14章 生成树协议

1第14章生成树协议222主要内容•14.1冗余和交换环路问题•14.2生成树协议•14.3检查生成树协议的命令33314.1冗余和交换环路问题•14.1.1冗余对于网络的重要意义•14.1.2交换环路所带来的危害44414.1.1冗余对于网络的重要意义•添加备份的链路和备份的设备实现冗余。•网络设备的故障率远远低于线路的故障率。55514.1.1冗余对于网络的重要意义66614.1.1冗余对于网络的重要意义77714.1.2交换环路所带来的危害•1产生广播风暴•2出现帧的复制现象•3MAC地址表不稳定8881产生广播风暴9992出现帧的复制现象1010102出现帧的复制现象1111112出现帧的复制现象1212123MAC地址表不稳定1313133MAC地址表不稳定1414143MAC地址表不稳定15151514.2生成树协议•14.2.1生成树协议的原理•14.2.2生成树协议的算法•14.2.3交换机之间使用BPDU传递交换机的信息•14.2.4端口的状态•14.2.5快速生成树协议16161614.2.1生成树协议的原理•交换网络中，环路往往是多个环路同时存在的。•交换网络中，交换设备越多，拓扑结构越复杂，产生的环路越多。•成为具有冗余性的无环路网络，就要利用软件算法逻辑地阻塞一些交换机的端口。•负责在逻辑上解决环路问题的算法是生成树协议。目的是在网络中把复杂的环路变成简单且无环路的树型结构。171717•Onerootbridgepernetwork•Onerootportpernonrootbridge•Onedesignatedportpersegment•NondesignatedportsareunusedSpanning-TreeOperation18181814.2.2生成树协议的算法•根交换机，称为根桥。•交换机的优先级+MAC地址•Cisco的交换机的优先级：0—65535，默认优先级是32768，如果不使用命令改变优先级，优先级是相同的。•往往是比较交换机的MAC地址，MAC地址最小的交换机成为根桥。•根桥的所有端口都不能是阻塞状态。191919•标志端口（designatedport）•根桥的所有端口是标志端口。•每一个网段有一个标志端口。•标志端口不能被阻塞。202020•根端口（rootport）•每一台非根桥的交换机，都有一个端口成为根端口。•根端口是该交换机上到达根桥路经开销最小的端口。•根端口不能被阻塞。•路径开销是到达某个目的设备的路径上一系列端口开销的和。•路径开销相同时，把端口ID小的作为根端口。212121端口开销222222•生成树算法：确定根桥、标志端口、根端口、阻塞端口、标志端口。•确定阻塞端口：比较MAC地址，MAC地址较大的端口被阻塞。232323242424252525262626272727路径开销相同时，把端口ID小的作为根端口28282814.2.3交换机之间使用BPDU传递交换机的信息•桥协议数据单元：BPDU=BridgeProtocolDataUnit(default=senteverytwoseconds)•交换机进行生成树协议的计算，就是依靠学习别的交换机发出的BPDU知道其他交换机的信息，对这些信息进行处理，以决定端口的状态。29292930303014.2.4端口的状态•阻塞（Blocking）,延时20秒。开始启动时。•监听（Listening），延时15秒。学习BPDU。•学习（Learning），延时15秒。计算生成树；学习MAC地址。•转发（Forwarding）。开始工作。•当交换机出现故障，向根交换机发送BPDU。所有收到BPDU的交换机把端口全部置为阻塞，然后重复过程，直到收敛。•生成树协议的总延时在50秒左右。31313132323214.3检查生成树协议的命令•showspan