STP实验指导.docx

《路由与交换技术》实验指导书《路由与交换技术》实验指导书1实验二 生成树实验2【实验目的】2【实验学时】2【实验环境配置】2【实验原理】2【实验步骤】7【思考问题】10实验二 生成树实验【实验目的】1. 掌握交换机生成树协议配置过程2. 验证生成树协议建立生成树过程3. 验证BPDU报文内容和格式4. 配置生成树协议实现容错的机制【实验学时】建议2学时【实验环境配置】实验组网如图1所示，4台S5700系列交换机环形互连，其中SW1的GE0/0/1与SW2的0/0/1相连，GE0/0/4与SW3的GE0/0/4相连，SW4的GE0/0/2与SW2的GE0/0/2相连，GE0/0/3与SW3的GE0/0/3相连。图 1 网络结构图【实验原理】STP生成树的工作过程1、选举根网桥STP中的每个交换机都会有一个桥ID（Bridge ID）。桥ID由16位的桥优先级（Bridge Priority）和48位的MAC地址构成。在STP网络中，桥优先级是可以配置的，取值范围是0～65535，默认值为32768。优先级最高的设备（桥ID最小）会被选举为根桥。如果优先级相同，则会比较MAC地址，MAC地址越小则越优先。交换机启动后就自动开始进行生成树收敛计算。默认情况下，所有交换机启动时都认为自己是根桥，自己的所有端口都为指定端口，这样BPDU报文就可以通过所有端口转发。对端交换机收到BPDU报文后，会比较BPDU中的根桥ID和自己的桥ID。如果收到的BPDU报文中的桥ID优先级低，接收交换机会继续通告自己的配置BPDU报文给邻居交换机。如果收到的BPDU报文中的桥ID优先级高，则交换机会修改自己的BPDU报文的根桥ID字段，宣告新的根桥。2、选择根端口：非根交换机在选举根端口时分别依据该端口的根路径开销、对端BID（Bridge ID）、对端PID（Port ID）和本端PID。（1）根路径开销最低交换机的每个端口都有一个端口开销（Port Cost）参数，此参数表示该端口发送数据时的开销值，即出端口的开销。STP认为从一个端口接收数据是没有开销的。端口的开销和端口的带宽有关，带宽越高，开销越小。从一个非根桥到达根桥的路径可能有多条，每一条路径都有一个总的开销值，此开销值是从该端口到根桥的路径上所有出端口的端口开销总和，即根路径开销RPC（Root Path Cost）。非根桥根据根路径开销来确定到达根桥的最短路径，并生成无环树状网络。根桥的根路径开销是0。每个非根桥都要选举一个根端口。根端口是距离根桥最近的端口，这个最近的衡量标准是靠累计根路径开销来判定的，即累计根路径开销最小的端口就是根端口。端口收到一个BPDU报文后，抽取该BPDU报文中累计根路径开销字段的值，加上该端口本身的路径开销即为累计根路径开销。（2）对端BID最小如果有两个或两个以上的端口计算得到的累计根路径开销相同，那么选择收到发送者BID最小的那个端口作为根端口。（3）对端PID最小运行STP交换机的每个端口都有一个端口ID，端口ID由端口优先级和端口号构成。端口优先级取值范围是0到240，步长为16，即取值必须为16的整数倍。缺省情况下，端口优先级是128。端口ID（port ID）可以用来确定端口角色。3、选举指定端口：在网段上抑制其他端口（无论是自己的还是其他设备的）发送BPDU报文的端口，就是该网段的指定端口。每个网段都应该有一个指定端口，根桥的所有端口都是指定端口（除非根桥在物理上存在环路）。按照如下依据进行选举：（1）根路径成本最低首先比较累计根路径开销，累计根路径开销最小的端口就是指定端口。（2）端口所在的网桥ID值最小如果累计根路径开销相同，则比较端口所在交换机的桥ID，所在桥ID最小的端口被选举为指定端口。（3）端口ID值最小如果通过累计根路径开销和所在桥ID选举不出来，则比较端口ID，端口ID最小的被选举为指定端口。网络收敛后，只有指定端口和根端口可以转发数据。其他端口为预备端口，被阻塞，不能转发数据，只能够从所连网段的指定交换机接收到BPDU报文，并以此来监视链路的状态。BPDU报文格式为了计算生成树，交换机之间需要交换相关的信息和参数，这些信息和参数被封装在BPDU（Bridge Protocol Data Unit）中。BPDU有两种类型：配置BPDU和TCN BPDU。配置BPDU包含了桥ID、路径开销和端口ID等参数。STP协议通过在交换机之间传递配置BPDU来选举根交换机,以及确定每个交换机端口的角色和状态。在初始化过程中，每个桥都主动发送配置BPDU。在网络拓扑稳定以后，只有根桥主动发送配置BPDU，其他交换机在收到上游传来的配置BPDU后，才会发送自己的配置BPDU。TCN BPDU是指下游交换机感知到拓扑发生变化时向上游发送的拓扑