項目19基于RSTP配置高可用的企業網絡項目描述相關知識項目規劃設計項目實施項目驗證項目拓展目錄項目描述項目描述Jan16公司為提高網絡的可靠性，使用了兩臺高性能交換機作為核心交換機，接入層交換機與核心層交換機互聯，形成冗余結構，拓撲如圖19-1所示，具體要求如下：（1）為避免交換環路問題，需配置交換機的RSTP功能，加快網絡拓撲收斂。要求核心交換機有較高優先級，SW1為根交換機，SW2為備用根交換機，SW1-SW3和SW1-SW4為主鏈路；（2）技術部使用VLAN10，網絡地址為10.0.1.0/24，PC1和PC2分別接入到SW3和SW4。項目描述圖19-1網絡拓撲圖相關知識19.2.1RSTP的端口角色RSTP在STP的基礎上，增加了兩種端口角色：替代（Alternate）端口和備份（Backup）端口。因此，在RSTP中共有4種端口角色：根端口、指定端口、替代端口、備份端口。STP接口角色RSTP接口角色根接口根接口RootPortRP指定接口指定接口DesignatedPortDP非根非指定接口替代接口

AlternatePortAP備份接口

BackupPortBP19.2.2RSTP的端口狀態在STP中，定義了5種端口狀態：禁用（Disabled）、阻塞（Blocking）、偵聽（Listening）、學習（Learning）、轉發（Forwarding）。在RSTP中則簡化了端口狀態，將STP的禁用、阻塞以及偵聽狀態簡化為丟棄（Discarding），學習（Learning）和轉發（Forwarding）狀態則保留了下來。如果端口不轉發用戶流量也不學習MAC地址，那么端口狀態就是Discarding狀態。如果端口不轉發用戶流量但是學習MAC地址，那么端口狀態就是Learning狀態。如果端口既轉發用戶流量又學習MAC地址，那么端口狀態就是Forwarding狀態。STP接口狀態RSTP接口狀態禁用Disable丟棄Discarding阻塞Blocking偵聽Listening學習Learning學習

Learning轉發Forwarding轉發

Forwarding19.2.3RSTP的BPDU報文RSTP的配置BPDU被稱為RSTBPDU（RapidSpanningTreeBPDU），它的格式與STP的配置BPDU大體相同，只是其中個別字段做了修改，以便適應新的工作機制和特性。對于RSTBPDU來說，“協議版本ID”字段的值為0x02，“BPDU類型”字段的值也為0x02。最重要的變化體現在“標志”字段中，該字段一共8bit，STP只使用了其中的最低比特位和最高比特位，而RSTP在STP的基礎上，使用了剩余的6bit，并且分別對這些比特位進行了定義，如圖19-2所示。圖19-2RSTP的BPDU報文19.2.4邊緣端口運行了STP的交換機，其端口在初始啟動之后，首先會進入阻塞狀態，如果該端口被選舉為根端口或指定端口，那么它還需經歷偵聽及學習狀態，最終才能進入轉發狀態，也就是說，一個端口從初始啟動之后到進入轉發狀態至少需要耗費約30秒的時間。對于交換機上連接到交換網絡的端口而言，經歷上述過程是必要的，畢竟該端口存在產生環路的風險，然而有些端口引發環路的風險是非常低的，例如交換機連接終端設備（PC或服務器等）的端口，這些端口如果啟動之后依然要經歷上述過程那就太低效了，而且用戶希望PC接入交換機后能立即連接到網絡，而不是還需要等待一段時間。19.2.4邊緣端口在RSTP中，可以將交換機的端口配置為邊緣端口（EdgePort）來解決上述問題。邊緣端口默認不參與生成樹計算，當邊緣端口被激活之后，它可以立即切換到轉發狀態并開始收發業務流量，而不用經歷轉發延遲時間，因此工作效率大大提升了。另外，邊緣端口的關閉或激活并不會觸發RSTP拓撲變更。在實際項目中，通常會把用于連接終端設備的端口配置為邊緣端口。19.2.5P/A機制P/A機制全稱為Proposal/Agreement（提議/同意）機制，它是交換機之間的一種握手機制。RSTP通過P/A機制來保證一個指定端口能夠從丟棄狀態快速進入轉發狀態，從而加快生成樹的收斂。項目規劃設計項目規劃設計

內部局域網中SW1和SW2為核心交換機，其中將SW1配置為根交換機，SW2為備用根交換機；SW3和SW4作為接入交換機，其中SW1-SW3及SW1-SW4的鏈路由主鏈路，SW2-SW4及SW2-SW3的2條鏈路作為備用鏈路。故在STP配置中需將SW1的優先級設為最高，SW2的優先級為次高，即SW1的優先級為0，SW2的優先級為4096。將連接終端計算機的交換機端口配置為邊緣端口，以加速網絡的收斂。同時，技術部的計算機劃分在VLAN10的網段內，且計算機連接在不同的交換機上，故交換機之間的鏈路需配置為Trunk模式。配置步驟如下。（1）創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN。（2）開啟RSTP并配置RSTP優先級。（3）配置邊緣端口。（4）配置各部門計算機的IP地址項目規劃設計本項目的VLAN規劃、端口規劃、IP地址規劃見表19-1~表19-3。VLANIDVLAN描述信息IP地址段用途Vlan10Technical10.0.1.1-10/24技術部表19-1VLAN規劃項目規劃設計本端設備端口號端口類型對端設備對端接口SW1G0/1TrunkSW3G0/1SW1G0/2TrunkSW4G0/1SW1G0/3TrunkSW2G0/3SW2G0/1TrunkSW3G0/2SW2G0/2TrunkSW4G0/2SW2G0/3TrunkSW1G0/3SW3G0/1TrunkSW1G0/1SW3G0/2TrunkSW2G0/1SW3G0/4Access技術部PC1G0/1SW4G0/1TrunkSW1G0/2SW4G0/2TrunkSW2G0/2SW4G0/4Access技術部PC1G0/1PC1G0/1-SW3G0/4PC2G0/1-SW4G0/4表19-2端口規劃項目規劃設計計算機IP地址技術部PC110.0.1.1/24技術部PC210.0.1.2/24表19-3IP地址規劃

項目實施任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN任務描述根據項目規劃中的VLAN規劃表為各部門創建相應的VLAN并配置VLAN描述，將連接計算機的端口類型轉換模式并換分到相應的VLAN中。任務實施（1）在交換機SW1上創建VLAN并配置VLAN描述。配置命令如下。Switch>enable//進入特權模式Switch#config//進入全局模式Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Switch(config)#hostnameSW1//將交換機名稱更改為SW１SW1(config)#vlan10//創建VLAN10SW1(config-vlan)#exitSW1(config)#interfacevlan10//進入vlan10接口界面SW1(config-if-VLAN10)#descriptionTechnical//配置VLAN10的描述信息為TechnicalSW1(config-if-VLAN10)#exit任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（2）在交換機SW1上批量進入端口GigabitEthernet0/1到GigabitEthernet0/3，統一將端口類型轉換為Trunk模式，并設置端口放行的VLAN。SW1(config)interfacerangegigabitEthernet0/1-3//批量進入端口GigabitEthernet0/0/1到GigabitEthernet0/3SW1(config-if-range)#switchportmodetrunk//修改端口類型為Trunk模式SW1(config-if-range)#switchporttrunkallowedvlanonly10//Trunk只允許VLAN列表中添加VLAN10任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（3）在交換機SW2上創建VLAN并配置VLAN描述。配置命令如下。Switch>enableSwitch#configEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Switch(config)#hostnameSW2SW2(config)#vlan10SW2(config-vlan)#exitSW2(config)#interfacevlan10SW2(config-if-VLAN10)#descriptionTechnicalSW2(config-if-VLAN10)#exit任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（4）在交換機SW2上批量進入端口GigabitEthernet0/1到GigabitEthernet0/3，統一將端口類型轉換為Trunk模式，并設置端口放行的VLAN。SW2(config)#interfacerangegigabitEthernet0/1-3SW2(config-if-range)#switchportmodetrunkSW2(config-if-range)#switchporttrunkallowedvlanonly10任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（5）在交換機SW3上創建VLAN并配置VLAN描述。配置命令如下。Switch>enableSwitch#configEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Switch(config)#hostnameSW3SW3(config)#vlan10SW3(config-vlan)#exitSW3(config)#interfacevlan10SW3(config-if-VLAN10)#descriptionTechnicalSW3(config-if-VLAN10)#exit任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（6）在交換機SW3上連連接PC到端口轉換為Access模式，并將接口劃分給VLAN10,批量進入端口GigabitEthernet0/1到GigabitEthernet0/2，統一將端口類型轉換為Trunk模式，并設置端口放行的VLAN。配置命令如下。SW3(config)#interfacegigabitEthernet0/4SW3(config-if-GigabitEthernet0/4)#switchportmodeaccess//修改端口類型為Assess模式SW3(config-if-GigabitEthernet0/4)#switchportaccessvlan10//將接口加入VLAN10SW3(config-if-GigabitEthernet0/4)#exitSW3(config)#interfacerangegigabitEthernet0/1-2SW3(config-if-range)#switchportmodetrunkSW3(config-if-range)#switchporttrunkallowedvlanonly10任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（7）在交換機SW4上創建VLAN并配置VLAN描述。配置命令如下。Switch>enableSwitch#configEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Switch(config)#hostnameSW4SW4(config)#vlan10SW4(config-vlan)#exitSW4(config)#interfacevlan10SW4(config-if-VLAN10)#descriptionTechnicalSW4(config-if-VLAN10)#exit任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（8）在交換機SW4上連連接PC到端口轉換為Access模式，并將接口劃分給VLAN10,批量進入端口GigabitEthernet0/1到GigabitEthernet0/2，統一將端口類型轉換為Trunk模式，并設置端口放行的VLAN。配置命令如下。SW4(config)#interfacegigabitEthernet0/4SW4(config-if-GigabitEthernet0/4)#switchportmodeaccessSW4(config-if-GigabitEthernet0/4)#switchportaccessvlan10SW4(config-if-GigabitEthernet0/4)#exitSW4(config)#interfacerangegigabitEthernet0/1-2SW4(config-if-range)#switchportmodetrunkSW4(config-if-range)#switchporttrunkallowedvlanonly10任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN任務驗證（1）在SW1上使用【showvlan】命令查看VLAN信息，配置命令如下。結果顯示已經成功完成端口的VLAN劃分。SW1(config-if-range)#showvlanVLANNameStatusPorts--------------------------------------------------------------------------------------1VLAN0001STATICGi0/0,Gi0/4,Gi0/5,Gi0/6Gi0/7,Gi0/810VLAN0010STATICGi0/1,Gi0/2,Gi0/3任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（2）在SW2上使用【showvlan】命令查看VLAN信息，配置命令如下。結果顯示已經成功完成端口的VLAN劃分。SW2(config-if-range)#showvlanVLANNameStatusPorts--------------------------------------------------------------------------------------1VLAN0001STATICGi0/0,Gi0/4,Gi0/5,Gi0/6Gi0/7,Gi0/810VLAN0010STATICGi0/1,Gi0/2,Gi0/3任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（3）在SW3上使用【showvlan】命令查看VLAN信息，配置命令如下。結果顯示已經成功完成端口的VLAN劃分。SW3(config-if-range)#showvlanVLANNameStatusPorts--------------------------------------------------------------------------------------1VLAN0001STATICGi0/0,Gi0/3,Gi0/5Gi0/6,Gi0/7,Gi0/810VLAN0010STATICGi0/1,Gi0/2,Gi0/4任務19-1創建VLAN并將端口劃分至相應VLAN（4）在SW4上使用【showvlan】命令查看VLAN信息，配置命令如下。結果顯示已經成功完成端口的VLAN劃分。SW4(config-if-range)#showvlanVLANNameStatusPorts--------------------------------------------------------------------------------------1VLAN0001STATICGi0/0,Gi0/3,Gi0/5Gi0/6,Gi0/7,Gi0/810VLAN0010STATICGi0/1,Gi0/2,Gi0/4任務19-2開啟RSTP并配置優先級任務描述根據項目要求在相應的交換機上開啟生成樹STP。任務實施（1）在SW1開啟快速生成樹，配置命令如下。（2）在SW2開啟生成樹，配置命令如下。SW1(config)#spanning-tree//開啟生成樹協議SW1(config)#spanning-treemoderstp//配置生成樹模式為RSTPSW2(config)#spanning-treeSW2(config)#spanning-treemoderstp任務19-2開啟RSTP并配置優先級（3）在SW3開啟快速生成樹，配置命令如下。（4）在SW4開啟快速生成樹，配置命令如下。（5）在SW1上使用【spanning-treeprioritypriority】命令配置SW1為主根交換機。配置命令如下。SW3(config)#spanning-treeSW3(config)#spanning-treemoderstpSW4(config)#spanning-treeSW4(config)#spanning-treemoderstpSW1(config)#spanning-treepriority4096//配置當前交換設備為根橋任務19-2開啟RSTP并配置優先級（6）在SW2上使用【spanning-treeprioritypriority】命令配置SW2為備份根交換機。配置命令如下。SW2(config)#spanning-treepriority8192//配置當前交換設備為備份根橋任務19-2開啟RSTP并配置優先級任務驗證（1）在SW1上使用【showspanning-treesummary】命令查看STP模式。配置命令如下。SW1(config)#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority4096Address5000.0001.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec任務19-2開啟RSTP并配置優先級可以看到SW1開啟了生成樹，模式為RSTP。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0DesgFWD20000128TrueP2pGi0/1DesgFWD20000128FalseP2pGi0/2DesgFWD20000128FalseP2pGi0/3DesgFWD20000128FalseP2pGi0/4DesgFWD20000128TrueP2pGi0/5DesgFWD20000128TrueP2pGi0/6DesgFWD20000128TrueP2pGi0/7DesgFWD20000128TrueP2pGi0/8DesgFWD20000128TrueP2p任務19-2開啟RSTP并配置優先級（2）在SW2上使用【showspanning-treesummary】命令查看STP模式。配置命令如下。SW2(config)#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority8192Address5000.0002.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec任務19-2開啟RSTP并配置優先級可以看到SW1開啟了生成樹，模式為RSTP。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0DesgFWD20000128TrueP2pGi0/1DesgFWD20000128FalseP2pGi0/2DesgFWD20000128FalseP2pGi0/3RootFWD20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/4DesgFWD20000128TrueP2pGi0/5DesgFWD20000128TrueP2pGi0/6DesgFWD20000128TrueP2pGi0/7DesgFWD20000128TrueP2pGi0/8DesgFWD20000128TrueP2p任務19-2開啟RSTP并配置優先級（3）在SW3上使用【showspanning-treesummary】命令查看交換機接口的狀態，配置命令如下。SW3(config)#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority32768Address5000.0003.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec任務19-2開啟RSTP并配置優先級可以看到G0/2接口為Discarding狀態。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0DesgFWD20000128TrueP2pGi0/1RootFWD20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/2AltnBLK20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/3DesgFWD20000128TrueP2pGi0/4DesgFWD20000128TrueP2pGi0/5DesgFWD20000128TrueP2pGi0/6DesgFWD20000128TrueP2pGi0/7DesgFWD20000128TrueP2pGi0/8DesgFWD20000128TrueP2p任務19-2開啟RSTP并配置優先級（4）在SW4上使用【showspanning-treesummary】命令查看交換機接口的狀態，配置命令如下。SW4(config)#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority32768Address5000.0004.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec任務19-2開啟RSTP并配置優先級可以看到Eth0/2接口為Discarding狀態。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0DesgFWD20000128TrueP2pGi0/1RootFWD20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/2AltnBLK20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/3DesgFWD20000128TrueP2pGi0/4DesgFWD20000128TrueP2pGi0/5DesgFWD20000128TrueP2pGi0/6DesgFWD20000128TrueP2pGi0/7DesgFWD20000128TrueP2pGi0/8DesgFWD20000128TrueP2p任務19-3配置邊緣端口任務描述將交換機連接終端的端口配置為邊緣端口。任務實施（1）在SW3上配置G0/4端口為邊緣端口。使用【spanning-treeportfast】命令配置端口為生成樹邊緣端口，當交換機配置的生成樹模式為RSTP或MSTP時，需要在連接PC的端口上配置該命令，接口可以立即切換到轉發狀態并開始收發業務流量，而不用經歷轉發延遲時間，因此工作效率大大提升了。另外，邊緣端口的關閉或激活并不會觸發STP拓撲變更。任務19-3配置邊緣端口（1）SW1配置邊緣端口的配置命令如下。（2）在SW4上配置G0/4端口為邊緣端口。配置命令如下。SW3(config)#interfacegigabitEthernet0/4SW3(config-if-GigabitEthernet0/4)#spanning-treeportfast//配置端口為生成樹邊緣端口SW4(config)#interfacegigabitEthernet0/4SW4(config-if-GigabitEthernet0/4)#spanning-treeportfast任務19-3配置邊緣端口任務驗證在SW3上使用showspanning-treeinterfaceg0/4命令查看G0/4端口的生成樹配置，配置命令如下。SW3(config)#showspanning-treeinterfacegigabitEthernet0/4PortAdminPortFast:EnabledPortOperPortFast:EnabledPortAdminAutoEdge:EnabledPortOperAutoEdge:EnabledPortAdminLinkType:autoPortOperLinkType:point-to-pointPortBPDUGuard:DisabledPortBPDUFilter:DisabledPortGuardmode:NonePortState:forwardingPortPriority:128任務19-3配置邊緣端口結果中的PortAdminPortFast:Enabled表示該端口配置為邊緣端口且已生效。PortDesignatedRoot:4096.5000.0001.0001PortDesignatedCost:20000PortDesignatedBridge:32768.5000.0003.0001PortDesignatedPortPriority:128PortDesignatedPort:5PortForwardTransitions:1PortAdminPathCost:20000PortOperPathCost:20000Inconsistentstates:normalPortRole:designatedPort任務19-4配置各部門計算機的IP地址任務描述根據IP地址規劃表（如表19-3所示）為各部門PC配置IP地址。任務實施（1）根據表19-4為各部門PC配置IP地址。計算機IP地址技術部PC110.0.1.1/24技術部PC210.0.1.2/24表19-4IP地址規劃任務19-4配置各部門計算機的IP地址（2）技術部PC1的IP地址配置結果如圖19-3所示，同理完成技術部PC2的IP地址配置，如圖19-4所示。圖19-3技術部-PC1IP配置圖圖19-4技術部-PC2IP配置圖任務19-4配置各部門計算機的IP地址任務驗證（1）在技術部PC1上使用【ipconfig】命令查看IP地址，配置命令如下。可以看到，PC1上已經配置了IP地址。（2）在其他PC上同樣使用【ipconfig】命令驗證IP地址是否成功配置。C:\Users\Administrator>ipconfig本地連接:連接特定的DNS后綴.......:IPv4地址............:10.0.1.1(首選)子網掩碼............:255.255.255.0默認網關.............:項目驗證項目驗證（1）通過Ping命令，測試各部門內部通信的情況。使用技術部計算機PC1Ping本部門的計算機PC2，測試部門內部通信息的情況，并在Ping的過程中斷開任意一條SW3和SW4與SW1相連接的鏈路，通信不中斷。命令運行過程如下。項目驗證可以看到，在改變生成樹主鏈路時，PC1仍然可以和PC2通信，體現了生成樹的可靠性。C:\Users\Administrator>ping10.0.1.2正在Ping10.0.1.2具有32字節的數據:來自10.0.1.2的回復:字節=32時間=4msTTL=64來自10.0.1.2的回復:字節=32時間=4msTTL=64來自10.0.1.2的回復:字節=32時間=2msTTL=64來自10.0.1.2的回復:字節=32時間=3msTTL=6410.0.1.2的Ping統計信息:數據包:已發送=4，已接收=4，丟失=0(0%丟失)，往返行程的估計時間(以毫秒為單位):最短=2ms，最長=4ms，平均=3ms項目驗證（2）把SW3的G0/1端口使用shutdown關閉，同時使用【showspanning-treesummary】命令觀察SW3其他端口角色及狀態變化。SW3#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority32768Address5000.0003.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec項目驗證可以發現，當拓撲發生變化時，RSTP根端口快速切換機制使G0/2端口立即從Desg角色進入Root角色，縮短收斂的時間，減少了對網絡通信的影響。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0