任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

引發(fā)廣播風(fēng)暴的原因可有多種，其中一種可能是由于交換機或集線器的自環(huán)引起的問題。

所謂“自環(huán)”，是指用戶在聯(lián)網(wǎng)時有意或無意地將交換機或集線器通過通信介質(zhì)接成環(huán)路。

某園區(qū)網(wǎng)出現(xiàn)故障，其外部特征是核心交換機不堪負荷致使整個園區(qū)網(wǎng)都癱瘓了。當(dāng)用超級終端登錄到該交換機，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)某個端口收到大量的廣播包，是單播包的10萬倍以上，這顯然是遇到了來歷不明的廣播風(fēng)暴的襲擊，因為只要一禁止該端口，整個園區(qū)網(wǎng)就恢復(fù)了正常。根據(jù)該端口所連接的網(wǎng)段，通過物理手段逐級排查，最后鎖定故障點，是安裝在某公共計算機房里的一臺24口非管理型交換機。再仔細檢查后發(fā)現(xiàn)，該交換機上有一條跳線的另一端也插在同一臺交換機上，把它一拿掉，園區(qū)網(wǎng)又可恢復(fù)正常狀態(tài)。可見，這種交換機的“自環(huán)”現(xiàn)象所造成的后果相當(dāng)嚴重，排查起來也比較麻煩。事后了解到，這條交叉線是用于級聯(lián)另一臺交換機的。交換機拿走了，級聯(lián)線卻留了下來，最終釀成這起網(wǎng)絡(luò)事故。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題引發(fā)廣播風(fēng)暴的原因任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

網(wǎng)橋的功能：①網(wǎng)橋不能修改所轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀；②網(wǎng)橋通過在端口上偵聽數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址來獲得與該端口相連的設(shè)備的MAC地址，并建立一張源MAC地址和該端口號的對照表，也稱MAC地址表；③網(wǎng)橋必須將接收到的廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)到除接收端口以外的所有端口；④網(wǎng)橋必須將接收到的目的MAC地址未知的單點傳送幀轉(zhuǎn)發(fā)到除接收端口以外的所有端口；⑤網(wǎng)橋必須過濾掉目的地位于接收端口所在網(wǎng)段上的數(shù)據(jù)幀，而轉(zhuǎn)發(fā)目的地位于其它端口上的數(shù)據(jù)幀。

一旦有ARP發(fā)生，這兩個端口會同時接收到廣播幀，并會向其它端口轉(zhuǎn)發(fā)。這時，就這兩個端口而言，都會形成兩個方向相反的廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路，而且這種重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)是永無止境地進行下去。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題網(wǎng)橋的功能：①網(wǎng)橋任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解生成樹協(xié)議（1）生成樹協(xié)議(STP)是一個二層管理協(xié)議，它的使用目的主要是為了解決由于冗余備份連接所產(chǎn)生的環(huán)路問題。生成樹算法按以下步驟工作：①選舉一個網(wǎng)橋作為根網(wǎng)橋；②在根網(wǎng)橋以外的每個網(wǎng)橋上選舉到根網(wǎng)橋最少開銷的一個端口作為根端口；③在每個局域網(wǎng)網(wǎng)段上，選舉一個離根網(wǎng)橋最近的網(wǎng)橋來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這個網(wǎng)橋成為該網(wǎng)段的指定網(wǎng)橋；指定網(wǎng)橋上連接這個網(wǎng)段的端口，稱為指定端口；④用局域網(wǎng)上被選舉出來的根橋、所有根端口、指定網(wǎng)橋和指定端口產(chǎn)生一個生成樹。局域網(wǎng)中參與STP的所有交換機之間，通過交換橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BridgeProtocolDataUnit，BPDU），了解網(wǎng)絡(luò)的連接情況，然后根據(jù)一定的算法創(chuàng)建一個只有單個根和多個分支的無環(huán)路的樹型網(wǎng)絡(luò)拓撲，稱為生成樹。這個算法也稱為生成樹算法。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解生成樹協(xié)議（任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解生成樹協(xié)議（2）根據(jù)生成樹算法產(chǎn)生根橋、根端口、指定網(wǎng)橋、指定端口和阻塞端口，從而產(chǎn)生的一棵生成樹。最上面的網(wǎng)橋被選為了根橋（RootBridge），其他網(wǎng)橋為非根橋，非根橋上帶圈的端口為它的根端口（RootPort）。箭頭所指的網(wǎng)橋為箭頭所在網(wǎng)段的指定網(wǎng)橋，所指的端口為箭頭所在網(wǎng)段的指定端口（DesignatedPort）。根網(wǎng)橋一定會成為根網(wǎng)橋所連接網(wǎng)段的指定網(wǎng)橋的，根網(wǎng)橋所連接的網(wǎng)段也一定會將根網(wǎng)橋的連接端口指定為指定端口。帶叉的網(wǎng)橋端口為堵塞端口（BlockedPort）。這種端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，用來防止循環(huán)的產(chǎn)生，但它可以監(jiān)聽。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（3）IEEE802.1d是最早關(guān)于STP的標(biāo)準(zhǔn)，它提供了網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)冗余切換機制。STP使您能在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中部署備份線路，并且保證在主線路正常工作時，備份線路是關(guān)閉的；當(dāng)主線路出現(xiàn)故障時自動使能備份線路，切換數(shù)據(jù)流。整個局域網(wǎng)是一個STP域，形成一棵生成樹。一棵生成樹帶來的問題是每個VLAN流量流經(jīng)的路徑未必最優(yōu)，稱為次優(yōu)化問題。擴展802.1d是多域生成樹協(xié)議，是對802.1d的擴展，它允許在同一臺交換設(shè)備上同時存在多個STP域，各個STP域都按照802.1d運行，各域之間互不影響。交換機中默認存在一個STP域，為VLAN1的域，默認STP域不能被刪除。PVST（Per-VlanSpanningTree）是Cisco私有每VLAN生成樹協(xié)議，在Cisco交換機上支持。快速生成樹協(xié)議（RapidRpanningTreeProtocol，RSTP）是STP的擴展，其主要特點是增加了端口狀態(tài)快速切換的機制，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲的快速轉(zhuǎn)換。Rapid-PVST（Per-VlanRapidSpanningTree）在Cisco交換機上支持。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（4）1、了解生成樹的工作原理生成樹的工作原理可以歸納為三步，選擇根網(wǎng)橋、選擇根端口、選擇指定端口。然后把根端口、指定端口設(shè)為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，其它端口設(shè)為阻塞狀態(tài)，形成一個邏輯上無環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)拓撲。對于多VLAN的生成樹協(xié)議，每個VLAN可以單獨選舉，形成多棵生成樹。（1）選舉根橋參與生成樹運算的網(wǎng)橋會有一個網(wǎng)橋標(biāo)識(BridgeID)編號，這個編號由兩部分組成：網(wǎng)橋優(yōu)先級+網(wǎng)橋MAC地址。網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)橋標(biāo)識編號最小的將被選舉為生成樹的樹根，稱為根橋（root）。網(wǎng)橋優(yōu)先級默認值為32768，這個值可以通過設(shè)置來改變。如果兩臺沒有改變默認優(yōu)先級設(shè)置的交換機連接的話，哪臺的MAC地址小，哪臺將成為根橋。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（5）由于交換機的MAC地址是改變不了的，所以網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過改變交換機VLAN的橋優(yōu)先級來使交換機成為某個VLAN的根網(wǎng)橋，把要成為根的交換機的VLAN優(yōu)先級設(shè)置得比其他交換機小。這樣，一方面加快生成樹收斂速度，另一方面可以人為控制根網(wǎng)橋的選舉。改變VLAN1的生成樹優(yōu)先級時，提示我們要以4906的數(shù)量級遞增，允許值是：0、4096、8192、12288、……、61440。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（6）我們也可以使用命令將某臺交換機直接指定為根橋。Switch(config)#spanning-treevlan1rootprimary可以看到這臺交換機VLAN1的BridgeID值被修改為8193+0000.0C28.6082，之所以這臺交換機沒有成為跟網(wǎng)橋，是因為跟網(wǎng)橋的BridgeID值更小，為4097+0090.0C3D.2B67。交換機的VLAN1生成樹協(xié)議相關(guān)信息：任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（7）選舉出根網(wǎng)橋后，其他沒有被選為根網(wǎng)橋的都被稱為非根網(wǎng)橋。（2）選舉根端口每個非根網(wǎng)橋要選舉出自己的根端口。根端口的選舉根據(jù)端口到根橋的開銷來決定，端口到根橋的開銷最小的，被選為根端口。開銷是基于每條線路的帶寬計算的。鏈路帶寬（bps）IEEE舊標(biāo)準(zhǔn)鏈路開銷（cost）IEEE新標(biāo)準(zhǔn)鏈路開銷（cost）10M100100100M10191G1410G12非根網(wǎng)橋有多條線路通向根橋，可根據(jù)線路上端口的累計開銷，來決定哪個端口成為根端口。累計的開銷最小的端口成為根端口，累計開銷一樣時，BridgeID值最小的成為根端口，還一樣時，端口ID最小的成為根端口。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（8）端口ID由端口優(yōu)先級+端口號組成。端口優(yōu)先級默認為128，這個值可以修改。可以看到這臺交換機有兩條鏈路連接根橋，開銷都為19，F(xiàn)0/2端口和F0/4端口都是100 Mbps的帶寬，都是直接連接到根橋的。F0/2端口之所以成為了根端口，端口處于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)狀態(tài)（ForwardingPort），而F0/4端口處于堵塞狀態(tài)（BlockedPort），是因為F0/2的端口ID為128.2，比F0/4的小。這臺交換機上沒有指定端口，因為和這臺交換機連接的網(wǎng)段都直接和根網(wǎng)橋相連。根網(wǎng)橋的端口成為了他們的指定端口。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（9）（3）選擇指定端口當(dāng)一個網(wǎng)段中有多個網(wǎng)橋時，這些網(wǎng)橋會將他們到根網(wǎng)橋的管理成本都通告出去，其中具有最低管理成本的網(wǎng)橋?qū)⒆鳛橹付ǎ╠esignated）網(wǎng)橋。指定網(wǎng)橋中發(fā)送最低管理成本的BPDU的接口是該網(wǎng)段中的指定端口。每個網(wǎng)段選擇指定端口的依據(jù)是：選擇發(fā)送最低根路徑開銷的BPDU的端口，如果開銷相同，選擇BridgeID最小的端口，如果還相同，則選擇端口ID最小的端口。根據(jù)根橋、根端口、指定網(wǎng)橋和指定端口形成的生成樹是無環(huán)路的，這樣就解決了網(wǎng)絡(luò)的環(huán)路問題。自環(huán)只是網(wǎng)絡(luò)環(huán)路的一個特例，當(dāng)然可以通過生成樹協(xié)議來解決。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（10）（4）端口狀態(tài)轉(zhuǎn)換通過STP協(xié)議，阻塞了冗余端口。當(dāng)指定的轉(zhuǎn)發(fā)端口出現(xiàn)故障或者其他原因，導(dǎo)致阻塞端口在20秒內(nèi)沒有從指定端口接收到BPDU，阻塞端口開始監(jiān)聽，接收和發(fā)送BPDU,但不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這個過程持續(xù)15秒。之后這個端口進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。端口從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)大約需要50秒時間。新啟動的交換機為了防止環(huán)路，剛開始每個端口都處于阻塞狀態(tài)，需要在50秒后才能進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。確認自己成為指定端口后，繼續(xù)接收和發(fā)送BPDU，開始學(xué)習(xí)MAC地址，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這個過程需要15秒鐘。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（11）運行生成樹協(xié)議的交換機上的端口，總是處于下面四個狀態(tài)中的一個。①阻塞Blocking：所有端口以阻塞狀態(tài)啟動以防止回路。由生成樹確定哪個端口轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，處于阻塞狀態(tài)的端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),但可接受BPDU。②監(jiān)聽Listening：如果一個端口可以成為一個根端口或者指定端口，那么它就轉(zhuǎn)入監(jiān)聽狀態(tài)。不發(fā)送接收數(shù)據(jù)，接收并發(fā)送BPDU，不進行地址學(xué)習(xí)（臨時狀態(tài)）。③學(xué)習(xí)Learning：不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，接收并發(fā)送BPDU，開始地址學(xué)習(xí)形成MAC地址表（臨時狀態(tài)）。④轉(zhuǎn)發(fā)Forwarding：端口能接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（1）（1）啟用、關(guān)閉生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議默認為開啟。Cisco建議即使網(wǎng)絡(luò)中無環(huán)路也要開啟生成樹協(xié)議，防止網(wǎng)絡(luò)管理員誤操作或網(wǎng)線短路等，造成不必要的網(wǎng)絡(luò)故障。

全局配置模式下開啟命令語法如下：

spanning-treeenable

全局配置模式下關(guān)閉命令語法如下：

spanning-treedisable（2）通過改變交換機的VLAN優(yōu)先級，合理選舉和維護一個根網(wǎng)橋在生成樹網(wǎng)絡(luò)中，最重要的事情就是決定根網(wǎng)橋的位置。選舉和維護一個根網(wǎng)橋，涉及的可修改的參數(shù)為橋優(yōu)先級。目前，Cisco交換機的默認優(yōu)先級為32768，一些以前的交換機設(shè)備優(yōu)先級要低于這個值。可以讓交換機根據(jù)生成樹算法來選擇根網(wǎng)橋，也可使用命令人為指定根網(wǎng)橋或從（secondary）根網(wǎng)橋。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（2）①修改網(wǎng)橋優(yōu)先級

STP域內(nèi)采用默認橋優(yōu)先級選舉根網(wǎng)橋可能會導(dǎo)致一些問題，因為有些舊設(shè)備擁有較低的橋優(yōu)先級，所以容易被選為根網(wǎng)橋，這顯然不是我們想要的結(jié)果。

在全局配置模式下修改網(wǎng)橋優(yōu)先級的命令語法如下：spanning-treevlanvlan-listprioritybridge-priority例如：Switch(config)#spanning-treevlan1,10-20,30priority20480連字符“-”前后沒有空格，各組VLAN號之間用英文逗號分隔。bridge-priority為橋優(yōu)先級，增量設(shè)置，為4096的整數(shù)倍。允許值范圍是0-61440，可以是：0、4096、8192、12288、……、61440。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（3）②人為建立根網(wǎng)橋我們也可以直接指定網(wǎng)絡(luò)上的某個網(wǎng)橋為根網(wǎng)橋或從根網(wǎng)橋。需要注意的是，不要將接入層的交換機配置為根網(wǎng)橋，根網(wǎng)橋通常是匯聚層或者核心層的交換機。

全局配置模式下直接指定根網(wǎng)橋的命令語法如下spanning-treevlanvlan-listroot

primary|secondaryPrimary為主根橋，主根橋的橋優(yōu)先級被設(shè)置為24576；secondary為從根橋，是主根橋的備份，從根橋的橋優(yōu)先級被設(shè)置為28672。兩個優(yōu)先級均低于交換機的默認優(yōu)先級32768。例如，指定交換機為VLAN10的主根橋。Switch(config)#spanning-treevlan10rootprimary可以想象，即使某網(wǎng)橋設(shè)置了primary參數(shù)，如果有其他的網(wǎng)橋優(yōu)先級比24576還要低，還是不能成為根橋。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解配置生成樹協(xié)任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解配置生成樹協(xié)議命令（4）讓交換機返回缺省的配置，可以在全局配置模式下使用如下命令：nospanning-treevlanvlan-listroot可以在特權(quán)模式下通過如下命令查看所有VLAN的生成樹信息：showspanning-tree也可以在特權(quán)模式下通過如下命令具體查看某個VLAN的生成樹信息：showspanning-treevlanvlan-id任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（5）（3）通過修改端口成本和端口優(yōu)先級來控制和優(yōu)化生成樹確定到根網(wǎng)橋的最佳路徑所涉及的可修改的參數(shù)為端口成本、橋優(yōu)先級和端口優(yōu)先級。可通過修改這些參數(shù)來控制和優(yōu)化生成樹。從端口發(fā)出BPDU時，它會被施加一個端口成本，所有端口成本的總和就是根路徑成本。生成樹首先查看根路徑成本，以確定哪些端口應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)，哪些端口應(yīng)該阻塞。報告最低路徑成本的端口被選為轉(zhuǎn)發(fā)端口。對多個端口來說，如果根路徑成本相同，那么，生成樹將查看網(wǎng)橋ID，報告有最低網(wǎng)橋ID的端口被允許進行轉(zhuǎn)發(fā)，而其他所有端口被阻塞。如果路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋ID都相同（如在平行鏈路中），生成樹將查看發(fā)送端口ID。端口ID值小的優(yōu)先級高，將作為轉(zhuǎn)發(fā)端口。生成樹協(xié)議依次用BPDU中這些不同域來確定到根網(wǎng)橋的最佳路徑：

根路徑成本

發(fā)送網(wǎng)橋ID

發(fā)送端口ID任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（6）①修改端口成本在接口配置模式下更改交換機端口成本的命令語法如下：spanning-treevlanvlan-idcostcost端口成本改變后，可在特權(quán)模式下通過如下命令語法查看所修改的成本：showspanning-treeinterfaceinterface-id例如，將交換機的F0/1端口的成本修改為50，然后查看修改結(jié)果的命令如下：Switch(config)#interfacef0/1Switch(config-if)#spanning-treevlan1cost50Switch(config-if)#endSwitch#showspanning-treeinterfacef0/1可以在接口配置模式下用以下的命令語法來恢復(fù)默認成本：nospanning-treevlanvlan-idcost任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（7）②修改端口優(yōu)先級在根路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋ID都相同的情況下，有最低優(yōu)先級的端口將為VLAN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。在接口配置模式下可以通過以下的命令語法修改端口優(yōu)先級。spanning-treevlanvlan-idport-priorityvalue

這里的value是一個增量值，必須是16的整數(shù)倍，最小為0，最大為240。例如，修改接口F0/1的口優(yōu)先級為240，然后查看修改結(jié)果。命令如下：Switch(config)#interfacef0/1Switch(config-if)#spanning-treevlan1port-priority240Switch(config-if)#endSwitch#showspanning-treeinterfacef0/1基于IOS的交換機端口的優(yōu)先級別范圍是0～255，缺省值為128。要恢復(fù)默認值，可在接口配置模式下使用下面的命令語法：nospanning-treevlanvlan－idport-priority任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（8）②修改端口優(yōu)先級在根路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋ID都相同的情況下，有最低優(yōu)先級的端口將為VLAN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。在接口配置模式下可以通過以下的命令語法修改端口優(yōu)先級。spanning-treevlanvlan-idport-priorityvalue

這里的value是一個增量值，必須是16的整數(shù)倍，最小為0，最大為240。例如，修改接口F0/1的口優(yōu)先級為240，然后查看修改結(jié)果。命令如下：Switch(config)#interfacef0/1Switch(config-if)#spanning-treevlan1port-priority240Switch(config-if)#endSwitch#showspanning-treeinterfacef0/1基于IOS的交換機端口的優(yōu)先級別范圍是0～255，缺省值為128。要恢復(fù)默認值，可在接口配置模式下使用下面的命令語法：nospanning-treevlanvlan－idport-priority任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（9）（4）通過設(shè)置時間參數(shù)、portfast、uplinkfast和backbonefast加速生成樹的收斂使用缺省的STP計時器配置，從一條鏈路失效到另一條接替，需要花費約50秒的時間。這可能使網(wǎng)絡(luò)存取被耽誤，從而引起超時，不能阻止橋接回路的產(chǎn)生，還會對某些協(xié)議的應(yīng)用產(chǎn)生不良影響，會引起連接、會話或數(shù)據(jù)的丟失。加速生成樹收斂的方法：修改生成樹計時器、配置速端口(portfast)、配置上行速鏈路(uplinkfast)、配置backbonefast。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解配置生成樹協(xié)任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解配置生成樹協(xié)議命令（10）①修改生成樹計時器使用缺省的STP計時器配置，從一條鏈路失效到另一條接替，需要花費50秒。可以根據(jù)具體情況修改這些計時器時間。但Cisco建議不要修改這些時間參數(shù)，因為可能因為你考慮不周全而影響網(wǎng)絡(luò)正常運行。可以通過設(shè)置portfast、uplinkfast、backbonefast等來加快端口從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)的速度。修改Hello時間spanning-treevlanvlan-idhello-timeseconds可以修改每一個VLAN的Hello時間間隔，它的取值范圍是1～10秒。修改轉(zhuǎn)發(fā)延遲計時器spanning-treevlanvlan-idforward-timeseconds修改最大老化時間spanning-treevlanvlan-idmax-ageseconds恢復(fù)默認值命令：nospanning-treevlanvlan-idmax-age任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（11）②配置速端口(portfast)通過速端口，可以大大減少處于偵聽和學(xué)習(xí)狀態(tài)的時間，速端口幾乎立刻進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。速端口將工作站或者服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)的時間減至最短。一個端口下面接的是計算機或終端的時候，方可啟用速端口設(shè)置。在全局模式下可以使用如下命令語法來默認所有的訪問端口為速端口：

spanning-treeportfastdefault也可以針對每個接口來配置，在接口配置模式下啟用速端口的命令語法如下：spanning-treeportfast在接口配置模式下關(guān)閉速端口的命令語法如下：nospanning-treeportfast在特權(quán)狀態(tài)下查看端口的速端口狀態(tài)命令語法如下：

showspanning-treeinterfaceinterface-iddetail例如，配置連接計算機的F0/1端口為速端口的命令如下： Switch(config)#interfacef0/1 Switch(config-if)#spanning-treeportfast任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（12）③配置上行速鏈路(uplinkfast)使用STP上行速鏈路，可以在鏈路、交換機失效或者STP重新配置時，加速新的根端口的選擇過程。被阻塞端口會立即轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)邊緣的接入層上，上行速鏈路是一非常有用的功能，但它不適合用在骨干設(shè)備上。要在配置了網(wǎng)橋優(yōu)先級的VLAN上啟動上行速鏈路，必須首先將VLAN上的交換機優(yōu)先級恢復(fù)到缺省值。nospanning-treevlanvlan-idpriority只需要在有冗余上聯(lián)鏈路的交換機上配置上行速鏈路。上行速鏈路能在直連鏈路失效時實現(xiàn)快速收斂，并能通過上行鏈路組（uplinkgroup），在多個冗余鏈路之間實現(xiàn)負載平衡。上行鏈路組是一組接口（屬于各個VLAN），是由一個根端口（處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)）和一組阻塞狀態(tài)的端口組成。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（13）在全局配置模式下配置上行速鏈路，需要使用如下命令：spanning-treeuplinkfast[max-uplink-ratepkts-per-second]pkts-per-second的取值范圍是每秒0到32000個數(shù)據(jù)包。缺省值是150，通常這個值就足夠了。在全局配置模式下關(guān)閉上行速鏈路，使用如下命令：

nospanning-treeuplinkfast要檢查上行速鏈路的配置，可以在特權(quán)模式下使用如下命令：

showspanning-treesummary例如，啟動交換機支持速上行鏈路，執(zhí)行如下命令：Switch(config)#spanning-treeuplinkfast任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（14）④配置backbonefastBackbonefast是一種讓網(wǎng)橋的阻塞端口跳過20秒檢測BPDU的時間直接進入監(jiān)聽狀態(tài)的技術(shù)，能夠使STP再次收斂減少20秒時間。需要在網(wǎng)絡(luò)上的每臺交換機上啟用Backbonefast，才能加速STP收斂。在全局模式下啟用backbonefast的命令語法如下：spanning-treebackbonefast例如，啟用backbonefast，需要在網(wǎng)絡(luò)上的所有交換機上執(zhí)行如下命令： Switch(config)#spanning-treebackbonefast任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（1）IEEE802.1d的生成樹協(xié)議（SpanningTree）的使用，消除了網(wǎng)絡(luò)拓撲中任意兩點之間可能存在的重復(fù)路徑，將兩點之間存在的多條路經(jīng)劃分為“通信路徑”和“備份鏈路”，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)在“通信路徑”上進行，而“備份鏈路”只用于鏈路的偵聽，一旦發(fā)現(xiàn)“通信路徑”失效時，將自動地將通信切換到“備份鏈路”上。IEEE802.1d沒有闡明在一個存在多個VLAN情況下如何處理SpanningTree的算法，造成一個局域網(wǎng)只有一棵生成樹，一個端口阻塞所有VLAN流量的情況，從而使得雙光纖鏈路的資源只能利用到一半，另一半只能起備份作用。針對IEEE802.1d的不足，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠商開發(fā)了很多增強技術(shù)。PVST就是Cisco開發(fā)的支持每個VLAN一棵生成樹實例的多生成樹協(xié)議，使Cisco交換機能支持多生成樹協(xié)議算法。由于缺乏開放性標(biāo)準(zhǔn)，所以Cisco交換機與其它廠家的產(chǎn)品互連時，還要依據(jù)具體情況而定。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（2）1、PVST解決環(huán)路問題的同時實現(xiàn)負載均衡分布層的交換機和核心層交換機連接時，通常使用冗余鏈路，核心層設(shè)備也經(jīng)常進行冗余備份。例如，用三臺Catalyst2960交換機構(gòu)成分布層的交換機和核心層交換機連接環(huán)境。S2和S3作為核心交換機，通過各自的F0/24口連接；S1作為分布層交換機，有兩條上聯(lián)鏈路，分別通過F0/1和F0/2口和交換機S2的F0/1、S3的F0/2口連接。交換機之間用Trunk鏈路連接，三臺交換機的VTP模式默認都是server，在S1上創(chuàng)建VTP域，創(chuàng)建VLAN10和VLAN20。這時在S2、S3交換機上查看VLAN，可以看到VLAN10、vlan20已經(jīng)存在。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（3）

在各交換機上執(zhí)行showspanning-treesummary命令，可以看到使用的生成樹模式為PVST，還可以看到portfast、UplinkFast、BackboneFast和EtherChannel功能沒有打開等信息。說明Catalyst2960的生成樹模式默認為PVST，具有為每個VLAN創(chuàng)建生成樹的能力，但沒有加速生成樹收斂的附加配置。

在任意一臺交換機上查看生成樹信息，我們可以發(fā)現(xiàn)，每個VLAN的根橋都是同一個交換機，環(huán)路上阻塞的端口也是同一個交換機上的同一個端口。一個阻塞端口，阻塞了所有VLAN的數(shù)據(jù)流，沒有充分發(fā)揮冗余鏈路的作用。

由于我們沒有改變生成樹的參數(shù)，所以各個VLAN的生成樹是一樣的，VLAN之間沒有實現(xiàn)負載均衡。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（4）

我們現(xiàn)在人為指定S2為VLAN10的根橋，S3為VLAN20的根橋。S2(config)#spanning-treevlan10rootprimaryS3(config)#spanning-treevlan20rootprimary在S2上看一下生成樹信息：任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（5）

我們現(xiàn)在人為指定S2為VLAN10的根橋，S3為VLAN20的根橋。S2(config)#spanning-treevlan10rootprimaryS3(config)#spanning-treevlan20rootprimary在S2上看一下生成樹信息：從顯示結(jié)果可以看到VLAN10的根橋是S2，而對于VLAN20來講，S2的F0/24是根端口，說明VLAN20的根橋是S3。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（6）我們對每臺交換機的Trunk端口在不同VLAN中的角色和狀態(tài)進行一下統(tǒng)計：通過對表的分析我們看到,每個VLAN為了避免網(wǎng)絡(luò)環(huán)路,都阻塞了一個交換機端口,但每個VLAN阻塞的端口是不一樣的。Trunk端口角色狀態(tài)VLAN10VLAN20VLAN10VLAN20S2的F0/1DesgDesgFWDFWDS2的FO/24DesgRootFWDFWDS1的F0/1RootAltnFWDBLKS1的FO/2AltnRootBLKFWDS3的F0/2DesgDesgFWDFWDS3的FO/24RootDesgFWDFWD

VLAN10阻塞的是S1的F0/2端口，但繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)VLAN20的數(shù)據(jù)流量，VLAN20阻塞的是S1的F0/1端口，但繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)VLAN10的數(shù)據(jù)流量。通過人工修改生成樹參數(shù)，既避免了網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，又避免了單一端口阻塞所有VLAN流量的現(xiàn)象，實現(xiàn)了VLAN流量的分流，充分利用了網(wǎng)絡(luò)上的Trunk鏈路帶寬，實現(xiàn)了負載均衡。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（7）2、解決環(huán)路問題的同時加速生成樹收斂生成樹端口的四個狀態(tài)為阻塞、監(jiān)聽、學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)，端口啟動時為避免環(huán)路從阻塞開始，阻塞時間20秒、監(jiān)聽BPDU花費時間15秒、學(xué)習(xí)MAC地址再花費時間15秒，然后才進入到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)需要50秒的時間，即使是計算機端口也不例外，這對于一些應(yīng)用是難以想象的。我們可以通過配置生成樹的端口參數(shù)，來加速生成樹的收斂，提高網(wǎng)絡(luò)的效率，滿足網(wǎng)絡(luò)上業(yè)務(wù)的需要。我們以典型的網(wǎng)絡(luò)連接為例，講解如何配置STP端口參數(shù)來加速生成樹的收斂。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（8）

網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)創(chuàng)建了VLAN10和VLAN20,VLAN10以S2為根橋，VLAN20以S3為根橋。在S1上查看VLAN10的生成樹信息：可以看到，S1上F0/24口對VLAN10是阻塞端口，阻塞了VLAN10的流量。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（9）（1）設(shè)置portfast當(dāng)計算機接入到接入層交換機的F0/1端口時，端口立即進入監(jiān)聽狀態(tài)，花費15秒，而后進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，又花費15秒，而后進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。共花費了30秒，這對于有些應(yīng)用是不可想象的。一定要注意，設(shè)置portfast的端口只能連接計算機和路由器，不能連接交換機。如果明確交換機的端口是連接計算機的，那么我們可以設(shè)置portfast特性，計算機一經(jīng)接入，端口立即進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。S0(config)#interfacef0/1S0(config-if)#spanning-treeportfast任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（10）（2）設(shè)置uplinkfast在接入交換機S0上，F(xiàn)0/23是根端口，處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)；F0/24口處于阻塞狀態(tài)。當(dāng)分布層交換機S1的F0/1口出現(xiàn)故障時，S0的F0/23口能夠立即檢測到，S0上的F0/24口立即進入監(jiān)聽狀態(tài)，15秒后進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，再過15秒后開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。從主線路故障到備份線路切換完成需要30秒鐘的時間。如果S1的F0/1口和S0的F0/23口之間還有HUB設(shè)備的話，S0的F0/23口不能夠立即檢測到S1的F0/1口的故障，必須多花費20秒的阻塞時間，這樣，主鏈路切換到備份鏈路就要花費50秒的時間。生成樹再次收斂的時間為30-50秒時間。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（11）

我們可以通過配置uplinkfast特性，來加速收斂。使得在S0的F0/23口檢測到故障時，很快進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。S0(config)#spanning-treeuplinkfast這條命令只需要在S0上配置,就能夠?qū)崿F(xiàn)S0的兩條上聯(lián)鏈路之間的快速切換。同樣的，分布層交換機S1也有兩條上聯(lián)到核心交換機的冗余鏈路，要實現(xiàn)S1的兩條冗余上聯(lián)鏈路之間的快速切換，在S1上也需要配置uplinkfast特性。S1(config)#spanning-treeuplinkfast任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹協(xié)議解決環(huán)路問題（12）（3）設(shè)置backbonefast當(dāng)S2的F0/24口出現(xiàn)故障時，S1的F0/24口從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)需要50秒的時間。如果網(wǎng)絡(luò)上的每臺交換機都設(shè)置backbonefast特性，S1的F0/24會立即進入監(jiān)聽狀態(tài)，30秒后就進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。STP重新收斂可以節(jié)約20秒的時間。總之，portfast特性只能用于連接計算機或路由器的端口；uplinkfast特性用于有冗余上聯(lián)鏈路的交換機；而backbonefast特性用于網(wǎng)絡(luò)上的所有交換機。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——配置多實例生成樹任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實訓(xùn)（1）一、實訓(xùn)名稱

每VLAN生成樹的負載均衡與快速收斂二、實訓(xùn)目的1、了解生成樹的工作原理；2、掌握stp樹的控制方法；3、利用pvst實現(xiàn)VLAN負載均衡；4、掌握portyfast、uplinkfast和backbonefast的應(yīng)用場合和使用方法。三、實訓(xùn)內(nèi)容

生成樹協(xié)議默認在交換機上是打開的，不做任何配置就可以有效避免冗余鏈路造成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，但是，生成樹的阻塞端口會阻塞所有VLAN的流量，沒有充分發(fā)揮冗余鏈路的帶寬作用；端口狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要花費較長的時間，不能滿足有些應(yīng)用的要求。我們需要通過支持多生成樹實例的生成樹協(xié)議，經(jīng)過人工干預(yù)生成樹的收斂，解決以上的問題。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實訓(xùn)（2）四、實訓(xùn)環(huán)境

企業(yè)的各部門分別屬于不同的VLAN子網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)用戶為高要求用戶，不能出現(xiàn)通信中斷和網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。為了滿足用戶的要求，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)采用了設(shè)備備份和鏈路備份，企業(yè)的接入交換機通過兩條上聯(lián)鏈路分別接入兩臺核心交換機，核心交換機之間通過一條千兆端口背靠背連接，實現(xiàn)核心設(shè)備的熱備份。

根據(jù)實訓(xùn)內(nèi)容要求，我們可以選擇兩臺相對高檔次的交換機作為核心交換機，低檔次的交換機作為接入交換機構(gòu)建實訓(xùn)環(huán)境。也可以使用三臺低檔次的交換機，只要達到實訓(xùn)目的就可以。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實訓(xùn)（3）五、實訓(xùn)步驟1、按模擬的環(huán)境連接好設(shè)備2、配置VTP參數(shù)、創(chuàng)建VLAN

將所有交換機之間連接的端口設(shè)置成Trunk模式，指定一臺交換機為VTP服務(wù)器模式，創(chuàng)建兩個VLAN；其他為VLAN服務(wù)器或客戶機模式，通過VTP協(xié)議在域內(nèi)統(tǒng)一VLAN數(shù)據(jù)庫。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實訓(xùn)（4）3、在S1交換機上執(zhí)行showspanning-treesummary命令，查看生成樹模式是不是PVST，有沒有顯示所創(chuàng)建的VLAN。S1#showspanning-treesummary4、在S1交換機上執(zhí)行showspanning-tree命令，分析VLAN10、VLAN20的根橋和阻塞端口，并記錄。VLAN10的根橋為

交換機，阻塞端口為

交換機上的

端口。VLAN20的根橋為

交換機，阻塞端口為

交換機上的

端口。5、將VLAN10的根橋指定為S2，VLAN20的根橋指定為S3。S2(config)#spanning-treevlan10rootprimaryS3(config)#spanning-treevlan20rootprimary6、在各交換機上執(zhí)行showspanning-treevlan10和showspanning-treevlan20命令，分析VLAN10、VLAN20的根橋和阻塞端口。VLAN10的根橋為

交換機，阻塞端口為

交換機上的

端口。VLAN20的根橋為

交換機，阻塞端口為

交換機上的

端口。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實訓(xùn)（5）7、設(shè)置連接計算機的端口的portfast特性。

連接計算機的端口從監(jiān)聽到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)需要30秒時間，配置portfast特性，可以很快進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

S1(config)#interfacef0/24S1(config-if)#spanning-treeportfast

但是要注意，只有連接計算機或路由器的端口才能配置portfast特性。8、配置接入交換機S1的uplinkfast特性。

冗余鏈路的切換需要30至50秒的時間，配置交換機的uplinkfast特性，使冗余鏈路切換減少15秒監(jiān)聽和15秒學(xué)習(xí)時間。S1(config)#spanning-treeuplinkfast

注意，只需要在有冗余上聯(lián)鏈路的交換機上配置uplinkfast特性。9、配置所有交換機的backbonefast特性。

生成樹重新收斂需要30至50秒時間，在網(wǎng)絡(luò)上所有交換機上配置backbonefast特性，重新收斂只需要30秒。

S1(config)#spanning-treebackbonefastS2(config)#spanning-treebackbonefastS3(config)#spanning-treebackbonefast

注意，backbonefast特性需要在網(wǎng)絡(luò)上所有交換機上配置。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——生成樹協(xié)議配置實謝謝！謝謝！任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

引發(fā)廣播風(fēng)暴的原因可有多種，其中一種可能是由于交換機或集線器的自環(huán)引起的問題。

所謂“自環(huán)”，是指用戶在聯(lián)網(wǎng)時有意或無意地將交換機或集線器通過通信介質(zhì)接成環(huán)路。

某園區(qū)網(wǎng)出現(xiàn)故障，其外部特征是核心交換機不堪負荷致使整個園區(qū)網(wǎng)都癱瘓了。當(dāng)用超級終端登錄到該交換機，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)某個端口收到大量的廣播包，是單播包的10萬倍以上，這顯然是遇到了來歷不明的廣播風(fēng)暴的襲擊，因為只要一禁止該端口，整個園區(qū)網(wǎng)就恢復(fù)了正常。根據(jù)該端口所連接的網(wǎng)段，通過物理手段逐級排查，最后鎖定故障點，是安裝在某公共計算機房里的一臺24口非管理型交換機。再仔細檢查后發(fā)現(xiàn)，該交換機上有一條跳線的另一端也插在同一臺交換機上，把它一拿掉，園區(qū)網(wǎng)又可恢復(fù)正常狀態(tài)。可見，這種交換機的“自環(huán)”現(xiàn)象所造成的后果相當(dāng)嚴重，排查起來也比較麻煩。事后了解到，這條交叉線是用于級聯(lián)另一臺交換機的。交換機拿走了，級聯(lián)線卻留了下來，最終釀成這起網(wǎng)絡(luò)事故。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題引發(fā)廣播風(fēng)暴的原因任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

網(wǎng)橋的功能：①網(wǎng)橋不能修改所轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀；②網(wǎng)橋通過在端口上偵聽數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址來獲得與該端口相連的設(shè)備的MAC地址，并建立一張源MAC地址和該端口號的對照表，也稱MAC地址表；③網(wǎng)橋必須將接收到的廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)到除接收端口以外的所有端口；④網(wǎng)橋必須將接收到的目的MAC地址未知的單點傳送幀轉(zhuǎn)發(fā)到除接收端口以外的所有端口；⑤網(wǎng)橋必須過濾掉目的地位于接收端口所在網(wǎng)段上的數(shù)據(jù)幀，而轉(zhuǎn)發(fā)目的地位于其它端口上的數(shù)據(jù)幀。

一旦有ARP發(fā)生，這兩個端口會同時接收到廣播幀，并會向其它端口轉(zhuǎn)發(fā)。這時，就這兩個端口而言，都會形成兩個方向相反的廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路，而且這種重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)是永無止境地進行下去。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題網(wǎng)橋的功能：①網(wǎng)橋任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解生成樹協(xié)議（1）生成樹協(xié)議(STP)是一個二層管理協(xié)議，它的使用目的主要是為了解決由于冗余備份連接所產(chǎn)生的環(huán)路問題。生成樹算法按以下步驟工作：①選舉一個網(wǎng)橋作為根網(wǎng)橋；②在根網(wǎng)橋以外的每個網(wǎng)橋上選舉到根網(wǎng)橋最少開銷的一個端口作為根端口；③在每個局域網(wǎng)網(wǎng)段上，選舉一個離根網(wǎng)橋最近的網(wǎng)橋來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這個網(wǎng)橋成為該網(wǎng)段的指定網(wǎng)橋；指定網(wǎng)橋上連接這個網(wǎng)段的端口，稱為指定端口；④用局域網(wǎng)上被選舉出來的根橋、所有根端口、指定網(wǎng)橋和指定端口產(chǎn)生一個生成樹。局域網(wǎng)中參與STP的所有交換機之間，通過交換橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BridgeProtocolDataUnit，BPDU），了解網(wǎng)絡(luò)的連接情況，然后根據(jù)一定的算法創(chuàng)建一個只有單個根和多個分支的無環(huán)路的樹型網(wǎng)絡(luò)拓撲，稱為生成樹。這個算法也稱為生成樹算法。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解生成樹協(xié)議（任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解生成樹協(xié)議（2）根據(jù)生成樹算法產(chǎn)生根橋、根端口、指定網(wǎng)橋、指定端口和阻塞端口，從而產(chǎn)生的一棵生成樹。最上面的網(wǎng)橋被選為了根橋（RootBridge），其他網(wǎng)橋為非根橋，非根橋上帶圈的端口為它的根端口（RootPort）。箭頭所指的網(wǎng)橋為箭頭所在網(wǎng)段的指定網(wǎng)橋，所指的端口為箭頭所在網(wǎng)段的指定端口（DesignatedPort）。根網(wǎng)橋一定會成為根網(wǎng)橋所連接網(wǎng)段的指定網(wǎng)橋的，根網(wǎng)橋所連接的網(wǎng)段也一定會將根網(wǎng)橋的連接端口指定為指定端口。帶叉的網(wǎng)橋端口為堵塞端口（BlockedPort）。這種端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，用來防止循環(huán)的產(chǎn)生，但它可以監(jiān)聽。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（3）IEEE802.1d是最早關(guān)于STP的標(biāo)準(zhǔn)，它提供了網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)冗余切換機制。STP使您能在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中部署備份線路，并且保證在主線路正常工作時，備份線路是關(guān)閉的；當(dāng)主線路出現(xiàn)故障時自動使能備份線路，切換數(shù)據(jù)流。整個局域網(wǎng)是一個STP域，形成一棵生成樹。一棵生成樹帶來的問題是每個VLAN流量流經(jīng)的路徑未必最優(yōu)，稱為次優(yōu)化問題。擴展802.1d是多域生成樹協(xié)議，是對802.1d的擴展，它允許在同一臺交換設(shè)備上同時存在多個STP域，各個STP域都按照802.1d運行，各域之間互不影響。交換機中默認存在一個STP域，為VLAN1的域，默認STP域不能被刪除。PVST（Per-VlanSpanningTree）是Cisco私有每VLAN生成樹協(xié)議，在Cisco交換機上支持。快速生成樹協(xié)議（RapidRpanningTreeProtocol，RSTP）是STP的擴展，其主要特點是增加了端口狀態(tài)快速切換的機制，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲的快速轉(zhuǎn)換。Rapid-PVST（Per-VlanRapidSpanningTree）在Cisco交換機上支持。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（4）1、了解生成樹的工作原理生成樹的工作原理可以歸納為三步，選擇根網(wǎng)橋、選擇根端口、選擇指定端口。然后把根端口、指定端口設(shè)為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，其它端口設(shè)為阻塞狀態(tài)，形成一個邏輯上無環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)拓撲。對于多VLAN的生成樹協(xié)議，每個VLAN可以單獨選舉，形成多棵生成樹。（1）選舉根橋參與生成樹運算的網(wǎng)橋會有一個網(wǎng)橋標(biāo)識(BridgeID)編號，這個編號由兩部分組成：網(wǎng)橋優(yōu)先級+網(wǎng)橋MAC地址。網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)橋標(biāo)識編號最小的將被選舉為生成樹的樹根，稱為根橋（root）。網(wǎng)橋優(yōu)先級默認值為32768，這個值可以通過設(shè)置來改變。如果兩臺沒有改變默認優(yōu)先級設(shè)置的交換機連接的話，哪臺的MAC地址小，哪臺將成為根橋。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（5）由于交換機的MAC地址是改變不了的，所以網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過改變交換機VLAN的橋優(yōu)先級來使交換機成為某個VLAN的根網(wǎng)橋，把要成為根的交換機的VLAN優(yōu)先級設(shè)置得比其他交換機小。這樣，一方面加快生成樹收斂速度，另一方面可以人為控制根網(wǎng)橋的選舉。改變VLAN1的生成樹優(yōu)先級時，提示我們要以4906的數(shù)量級遞增，允許值是：0、4096、8192、12288、……、61440。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（6）我們也可以使用命令將某臺交換機直接指定為根橋。Switch(config)#spanning-treevlan1rootprimary可以看到這臺交換機VLAN1的BridgeID值被修改為8193+0000.0C28.6082，之所以這臺交換機沒有成為跟網(wǎng)橋，是因為跟網(wǎng)橋的BridgeID值更小，為4097+0090.0C3D.2B67。交換機的VLAN1生成樹協(xié)議相關(guān)信息：任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（7）選舉出根網(wǎng)橋后，其他沒有被選為根網(wǎng)橋的都被稱為非根網(wǎng)橋。（2）選舉根端口每個非根網(wǎng)橋要選舉出自己的根端口。根端口的選舉根據(jù)端口到根橋的開銷來決定，端口到根橋的開銷最小的，被選為根端口。開銷是基于每條線路的帶寬計算的。鏈路帶寬（bps）IEEE舊標(biāo)準(zhǔn)鏈路開銷（cost）IEEE新標(biāo)準(zhǔn)鏈路開銷（cost）10M100100100M10191G1410G12非根網(wǎng)橋有多條線路通向根橋，可根據(jù)線路上端口的累計開銷，來決定哪個端口成為根端口。累計的開銷最小的端口成為根端口，累計開銷一樣時，BridgeID值最小的成為根端口，還一樣時，端口ID最小的成為根端口。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（8）端口ID由端口優(yōu)先級+端口號組成。端口優(yōu)先級默認為128，這個值可以修改。可以看到這臺交換機有兩條鏈路連接根橋，開銷都為19，F(xiàn)0/2端口和F0/4端口都是100 Mbps的帶寬，都是直接連接到根橋的。F0/2端口之所以成為了根端口，端口處于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)狀態(tài)（ForwardingPort），而F0/4端口處于堵塞狀態(tài)（BlockedPort），是因為F0/2的端口ID為128.2，比F0/4的小。這臺交換機上沒有指定端口，因為和這臺交換機連接的網(wǎng)段都直接和根網(wǎng)橋相連。根網(wǎng)橋的端口成為了他們的指定端口。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（9）（3）選擇指定端口當(dāng)一個網(wǎng)段中有多個網(wǎng)橋時，這些網(wǎng)橋會將他們到根網(wǎng)橋的管理成本都通告出去，其中具有最低管理成本的網(wǎng)橋?qū)⒆鳛橹付ǎ╠esignated）網(wǎng)橋。指定網(wǎng)橋中發(fā)送最低管理成本的BPDU的接口是該網(wǎng)段中的指定端口。每個網(wǎng)段選擇指定端口的依據(jù)是：選擇發(fā)送最低根路徑開銷的BPDU的端口，如果開銷相同，選擇BridgeID最小的端口，如果還相同，則選擇端口ID最小的端口。根據(jù)根橋、根端口、指定網(wǎng)橋和指定端口形成的生成樹是無環(huán)路的，這樣就解決了網(wǎng)絡(luò)的環(huán)路問題。自環(huán)只是網(wǎng)絡(luò)環(huán)路的一個特例，當(dāng)然可以通過生成樹協(xié)議來解決。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（10）（4）端口狀態(tài)轉(zhuǎn)換通過STP協(xié)議，阻塞了冗余端口。當(dāng)指定的轉(zhuǎn)發(fā)端口出現(xiàn)故障或者其他原因，導(dǎo)致阻塞端口在20秒內(nèi)沒有從指定端口接收到BPDU，阻塞端口開始監(jiān)聽，接收和發(fā)送BPDU,但不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這個過程持續(xù)15秒。之后這個端口進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。端口從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)大約需要50秒時間。新啟動的交換機為了防止環(huán)路，剛開始每個端口都處于阻塞狀態(tài)，需要在50秒后才能進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。確認自己成為指定端口后，繼續(xù)接收和發(fā)送BPDU，開始學(xué)習(xí)MAC地址，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這個過程需要15秒鐘。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解生成樹協(xié)議（11）運行生成樹協(xié)議的交換機上的端口，總是處于下面四個狀態(tài)中的一個。①阻塞Blocking：所有端口以阻塞狀態(tài)啟動以防止回路。由生成樹確定哪個端口轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，處于阻塞狀態(tài)的端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),但可接受BPDU。②監(jiān)聽Listening：如果一個端口可以成為一個根端口或者指定端口，那么它就轉(zhuǎn)入監(jiān)聽狀態(tài)。不發(fā)送接收數(shù)據(jù)，接收并發(fā)送BPDU，不進行地址學(xué)習(xí)（臨時狀態(tài)）。③學(xué)習(xí)Learning：不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，接收并發(fā)送BPDU，開始地址學(xué)習(xí)形成MAC地址表（臨時狀態(tài)）。④轉(zhuǎn)發(fā)Forwarding：端口能接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（1）（1）啟用、關(guān)閉生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議默認為開啟。Cisco建議即使網(wǎng)絡(luò)中無環(huán)路也要開啟生成樹協(xié)議，防止網(wǎng)絡(luò)管理員誤操作或網(wǎng)線短路等，造成不必要的網(wǎng)絡(luò)故障。

全局配置模式下開啟命令語法如下：

spanning-treeenable

全局配置模式下關(guān)閉命令語法如下：

spanning-treedisable（2）通過改變交換機的VLAN優(yōu)先級，合理選舉和維護一個根網(wǎng)橋在生成樹網(wǎng)絡(luò)中，最重要的事情就是決定根網(wǎng)橋的位置。選舉和維護一個根網(wǎng)橋，涉及的可修改的參數(shù)為橋優(yōu)先級。目前，Cisco交換機的默認優(yōu)先級為32768，一些以前的交換機設(shè)備優(yōu)先級要低于這個值。可以讓交換機根據(jù)生成樹算法來選擇根網(wǎng)橋，也可使用命令人為指定根網(wǎng)橋或從（secondary）根網(wǎng)橋。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（2）①修改網(wǎng)橋優(yōu)先級

STP域內(nèi)采用默認橋優(yōu)先級選舉根網(wǎng)橋可能會導(dǎo)致一些問題，因為有些舊設(shè)備擁有較低的橋優(yōu)先級，所以容易被選為根網(wǎng)橋，這顯然不是我們想要的結(jié)果。

在全局配置模式下修改網(wǎng)橋優(yōu)先級的命令語法如下：spanning-treevlanvlan-listprioritybridge-priority例如：Switch(config)#spanning-treevlan1,10-20,30priority20480連字符“-”前后沒有空格，各組VLAN號之間用英文逗號分隔。bridge-priority為橋優(yōu)先級，增量設(shè)置，為4096的整數(shù)倍。允許值范圍是0-61440，可以是：0、4096、8192、12288、……、61440。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（3）②人為建立根網(wǎng)橋我們也可以直接指定網(wǎng)絡(luò)上的某個網(wǎng)橋為根網(wǎng)橋或從根網(wǎng)橋。需要注意的是，不要將接入層的交換機配置為根網(wǎng)橋，根網(wǎng)橋通常是匯聚層或者核心層的交換機。

全局配置模式下直接指定根網(wǎng)橋的命令語法如下spanning-treevlanvlan-listroot

primary|secondaryPrimary為主根橋，主根橋的橋優(yōu)先級被設(shè)置為24576；secondary為從根橋，是主根橋的備份，從根橋的橋優(yōu)先級被設(shè)置為28672。兩個優(yōu)先級均低于交換機的默認優(yōu)先級32768。例如，指定交換機為VLAN10的主根橋。Switch(config)#spanning-treevlan10rootprimary可以想象，即使某網(wǎng)橋設(shè)置了primary參數(shù)，如果有其他的網(wǎng)橋優(yōu)先級比24576還要低，還是不能成為根橋。任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（4）讓交換機返回缺省的配置，可以在全局配置模式下使用如下命令：nospanning-treevlanvlan-listroot可以在特權(quán)模式下通過如下命令查看所有VLAN的生成樹信息：showspanning-tree也可以在特權(quán)模式下通過如下命令具體查看某個VLAN的生成樹信息：showspanning-treevlanvlan-id任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（5）（3）通過修改端口成本和端口優(yōu)先級來控制和優(yōu)化生成樹確定到根網(wǎng)橋的最佳路徑所涉及的可修改的參數(shù)為端口成本、橋優(yōu)先級和端口優(yōu)先級。可通過修改這些參數(shù)來控制和優(yōu)化生成樹。從端口發(fā)出BPDU時，它會被施加一個端口成本，所有端口成本的總和就是根路徑成本。生成樹首先查看根路徑成本，以確定哪些端口應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)，哪些端口應(yīng)該阻塞。報告最低路徑成本的端口被選為轉(zhuǎn)發(fā)端口。對多個端口來說，如果根路徑成本相同，那么，生成樹將查看網(wǎng)橋ID，報告有最低網(wǎng)橋ID的端口被允許進行轉(zhuǎn)發(fā)，而其他所有端口被阻塞。如果路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋ID都相同（如在平行鏈路中），生成樹將查看發(fā)送端口ID。端口ID值小的優(yōu)先級高，將作為轉(zhuǎn)發(fā)端口。生成樹協(xié)議依次用BPDU中這些不同域來確定到根網(wǎng)橋的最佳路徑：

根路徑成本

發(fā)送網(wǎng)橋ID

發(fā)送端口ID任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解配置生成樹協(xié)任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解配置生成樹協(xié)議命令（6）①修改端口成本在接口配置模式下更改交換機端口成本的命令語法如下：spanning-treevlanvlan-idcostcost端口成本改變后，可在特權(quán)模式下通過如下命令語法查看所修改的成本：showspanning-treeinterfaceinterface-id例如，將交換機的F0/1端口的成本修改為50，然后查看修改結(jié)果的命令如下：Switch(config)#interfacef0/1Switch(config-if)#spanning-treevlan1cost50Switch(config-if)#endSwitch#showspanning-treeinterfacef0/1可以在接口配置模式下用以下的命令語法來恢復(fù)默認成本：nospanning-treevlanvlan-idcost任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

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——了解配置生成樹協(xié)議命令（7）②修改端口優(yōu)先級在根路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋ID都相同的情況下，有最低優(yōu)先級的端口將為VLAN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。在接口配置模式下可以通過以下的命令語法修改端口優(yōu)先級。spanning-treevlanvlan-idport-priorityvalue

這里的value是一個增量值，必須是16的整數(shù)倍，最小為0，最大為240。例如，修改接口F0/1的口優(yōu)先級為240，然后查看修改結(jié)果。命令如下：Switch(config)#interfacef0/1Switch(config-if)#spanning-treevlan1port-priority240Switch(config-if)#endSwitch#showspanning-treeinterfacef0/1基于IOS的交換機端口的優(yōu)先級別范圍是0～255，缺省值為128。要恢復(fù)默認值，可在接口配置模式下使用下面的命令語法：nospanning-treevlanvlan－idport-priority任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解配置生成樹協(xié)任務(wù)4：解決交換機組網(wǎng)過程中的環(huán)路問題

——了解配置生成樹協(xié)議命令（8）②修改端口優(yōu)先級在根路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋ID都相同的情況下，有最低優(yōu)先級的端口將為VLAN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。在接口配置模式下可以通過以下的命令語法修改端口優(yōu)先級。spanning-treevl