实验快速生成树配置

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2024-08-27 05:09:00 221人阅读

实验快速生成树配置

【实验名称】

快速生成树协议 RSTP 的配置。

【实验目的】

理解快速生成树协议 RSTP 的工作原理，掌握如何在交换机上配置快速生成树。

【背景描述】

某学校为了开展计算机教学和网络办公，建立了一个计算机教室和一个校办公区，这两

处的计算机网络通过两台交换机互连组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，网络管理员

用 2 条链路将交换机互连，现要在交换机上做适当配置，使网络避免环路。

【需求分析】

两台交换机以双链路互联，需要在启用 RSTP 避免环路的同时，提供链路的冗余备份功

能。

【实验拓扑】

图 4‐ 1 实验拓扑图

按照拓扑图连接网络时注意，两台交换机都配置完 RSTP 后，再将两台交换机连接起

来。如果先连线再配置可能会造成广播风暴，影响交换机的正常工作。

【实验设备】

三层交换机 1 台

二层交换机 1 台

【预备知识】

交换机的基本配置方法，Trunk 的工作原理和配置方法，SVI 端口的配置方法、生成树

的工作原理以及 RSTP 的配置方法

【实验原理】

生成树协议（spanning-tree），作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并且解决交换网

络中的环路问题。

生成树协议是利用 SPA 算法（生成树算法），在存在交换环路的网络中生成一个没有环

路的树形网络。运用该算法将交换网络冗余的备份链路逻辑上断开，当主要链路出现故障时，

能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。

生成树协议目前常见的版本有 STP（生成树协议 IEEE 802.1d）、RSTP（快速生成树协

议 IEEE 802.1w）、MSTP（多生成树协议 IEEE 802.1s）。

生成树协议的特点是收敛时间长。当主要链路出现故障以后，到切换到备份链路需要

50 秒的时间。

快速生成树协议（RSTP）在生成树协议的基础上增加了两种端口角色：替换端口

（alternate Port）和备份端口（backup Port），分别做为根端口（root Port）和指定端口（designated

Port）的冗余端口。当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口不需要经过 50 秒的收敛时

间，可以直接切换到替换端口或备份端口。从而实现 RSTP 协议小于 1 秒的快速收敛。

【实验步骤】

第一步：配置两台交换机的主机名、管理 IP 地址和 Trunk

Switch#configure terminal

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

Switch(config)#hostname L2-SW

L2-SW(config)#interface vlan 1

L2-SW(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0

L2-SW(config-if)#no shutdown

L2-SW(config-if)#exit

L2-SW(config)#

L2-SW(config)#interface fastEthernet 0/1

L2-SW(config-if)#switchport mode trunk

L2-SW(config-if)#exit

L2-SW(config)#

L2-SW(config)#interface fastEthernet 0/2

L2-SW(config-if)#switchport mode trunk

L2-SW(config-if)#exit

L2-SW(config)#

S3750#configure terminal

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

S3750(config)#hostname L3-SW

L3-SW(config)#interface vlan 1

L3-SW(config-if)#Dec 2 23:15:26 L3-SW %7:%LINE PROTOCOL CHANGE:

Interface VLAN 1, changed state to UP

L3-SW(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

L3-SW(config-if)#no shutdown

L3-SW(config-if)#exit

L3-SW(config)#

L3-SW(config)#interface fastEthernet 0/1

L3-SW(config-if)#switchport mode trunk

L3-SW(config-if)#exit

L3-SW(config)#

L3-SW(config)#interface fastEthernet 0/2

L3-SW(config-if)#switchport mode trunk

L3-SW(config-if)#exit

第二步：在两台交换机上启用 RSTP

L2-SW(config)#spanning-tree

！启用生成树协议

L2-SW(config)#spanning-tree mode rstp

！修改生成树协议的类型为 RSTP

L2-SW(config)#

L3-SW(config)#spanning-tree

Enable spanning-tree.

！启用生成树协议

L3-SW(config)#spanning-tree mode rstp

！修改生成树协议的类型为 RSTP

L3-SW(config)#

在使用默认参数启用了 RSTP 之后，可以使用 show spanning-tree 命令观察现在两台

交换机上生成树的工作状态：

L3-SW#show spanning-tree

StpVersion : RSTP

SysStpStatus : ENABLED

MaxAge : 20

HelloTime : 2

ForwardDelay : 15

BridgeMaxAge : 20

BridgeHelloTime : 2

BridgeForwardDelay : 15

MaxHops: 20

TxHoldCount : 3

PathCostMethod : Long

BPDUGuard : Disabled

BPDUFilter : Disabled

BridgeAddr : 00d0.f821.a542

Priority: 32768

TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:0m:9s

TopologyChanges : 2

DesignatedRoot : 8000.00d0.f821.a542

RootCost : 0

RootPort : 0

L2-SW#show spanning-tree

StpVersion : RSTP

SysStpStatus : Enabled

BaseNumPorts : 24

MaxAge : 20

HelloTime : 2

ForwardDelay : 15

BridgeMaxAge : 20

BridgeHelloTime : 2

BridgeForwardDelay : 15

MaxHops : 20

TxHoldCount : 3

PathCostMethod : Long

BPDUGuard : Disabled

BPDUFilter : Disabled

BridgeAddr : 00d0.f88b.ca34

Priority : 32768

TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:3m:54s

TopologyChanges : 0

DesignatedRoot : 800000D0F821A542

RootCost : 200000

RootPort : Fa0/1

可以看到两台交换机已经正常启用了 RSTP 协议，由于 MAC 地址较小，L3-SW 被选

举为根网桥，优先级是 32768；L2-SW 上的根端口是 Fa0/1；两台交换机上计算路径成本

的方法都是长整型。

为了在网络中新加入其他的交换机后，L3-SW 还是保证能够选举为根网桥，需要提高

L3-SW 的网桥优先级。

第三步：指定三层交换机为根网桥，二层交换机的 F0/2 端口为根端口，指定两台交换机的

端口路径成本计算方法为短整型

端口为根端口，指定两台交换机的

端口路径成本计算方法为短整型

L3-SW(config)#spanning-tree priority ?

<0-61440> Bridge priority in increments of 4096

！查看网桥优先级的可配置范围，在 0~61440 之内，且必须是 4096 的倍数

L3-SW(config)#spanning-tree priority 4096

！配置网桥优先级为 4096

L3-SW(config)#

L3-SW(config)#interface fastEthernet 0/2

L3-SW(config-if)#spanning-tree port-priority ?

<0-240> Port priority in increments of 16

！查看端口优先级的可配置范围，在 0~240 之内，且必须是 16 的倍数

L3-SW(config-if)#spanning-tree port-priority 96

！修改 F0/2 端口的优先级为 96

L3-SW(config-if)#exit

L3-SW(config)#spanning-tree pathcost method short

！修改计算路径成本的方法为短整型

L3-SW(config)#exit

L2-SW(config)#spanning-tree pathcost method short

！修改计算路径成本的方法为短整型

L2-SW(config)#exit

第四步：查看生成树的配置

L3-SW#show spanning-tree

StpVersion : RSTP

SysStpStatus : ENABLED

MaxAge : 20

HelloTime : 2

ForwardDelay : 15

BridgeMaxAge : 20

BridgeHelloTime : 2

BridgeForwardDelay : 15

MaxHops: 20

TxHoldCount : 3

PathCostMethod : Short

BPDUGuard : Disabled

BPDUFilter : Disabled

BridgeAddr : 00d0.f821.a542

Priority: 4096

TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:0m:34s

TopologyChanges : 7

DesignatedRoot : 1000.00d0.f821.a542

RootCost : 0

RootPort : 0

L3-SW#

L3-SW#show spanning-tree interface fastEthernet 0/1

PortAdminPortFast : Disabled

PortOperPortFast : Disabled

PortAdminLinkType : auto

PortOperLinkType : point-to-point

PortBPDUGuard : disable

PortBPDUFilter : disable

PortState : forwarding

PortPriority : 128

PortDesignatedRoot : 1000.00d0.f821.a542

PortDesignatedCost : 0

PortDesignatedBridge :1000.00d0.f821.a542

PortDesignatedPort : 8001

PortForwardTransitions : 2

PortAdminPathCost : 19

PortOperPathCost : 19

PortRole : designatedPort

L3-SW#

L3-SW#show spanning-tree interface fastEthernet 0/2

PortAdminPortFast : Disabled

PortOperPortFast : Disabled

PortAdminLinkType : auto

PortOperLinkType : point-to-point

PortBPDUGuard : disable

PortBPDUFilter : disable

PortState : forwarding

PortPriority : 96

PortDesignatedRoot : 1000.00d0.f821.a542

PortDesignatedCost : 0

PortDesignatedBridge :1000.00d0.f821.a542

PortDesignatedPort : 6002

PortForwardTransitions : 4

PortAdminPathCost : 19

PortOperPathCost : 19

PortRole : designatedPort

L3-SW#

可以观察到 L3-SW 中，网桥优先级已经被修改为 4096，Fa0/2 端口的优先级也被修改

成 96，在短整型的计算路径成本的方法中，两个端口的路径成本都是 19，现在都处于转发

状态。

L2-SW#show spanning-tree

StpVersion : RSTP

SysStpStatus : Enabled

BaseNumPorts : 24

MaxAge : 20

HelloTime : 2

ForwardDelay : 15

BridgeMaxAge : 20

BridgeHelloTime : 2

BridgeForwardDelay : 15

MaxHops : 20

TxHoldCount : 3

PathCostMethod : Short

BPDUGuard : Disabled

BPDUFilter : Disabled

BridgeAddr : 00d0.f88b.ca34

Priority : 32768

TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:1m:38s

TopologyChanges : 0

DesignatedRoot : 100000D0F821A542

RootCost : 19

RootPort : Fa0/2

L2-SW#

L2-SW#show spanning-tree interface fastEthernet 0/1

PortAdminPortfast : Disabled

PortOperPortfast : Disabled

PortAdminLinkType : auto

PortOperLinkType : point-to-point

PortBPDUGuard: Disabled

PortBPDUFilter: Disabled

PortState : discarding

PortPriority : 128

PortDesignatedRoot : 100000D0F821A542

PortDesignatedCost : 0

PortDesignatedBridge : 100000D0F821A542

PortDesignatedPort : 8001

PortForwardTransitions : 5

PortAdminPathCost : 0

PortOperPathCost : 19

PortRole : alternatePort

L2-SW#

L2-SW#show spanning-tree interface fastEthernet 0/2

PortAdminPortfast : Disabled

PortOperPortfast : Disabled

PortAdminLinkType : auto

PortOperLinkType : point-to-point

PortBPDUGuard: Disabled

PortBPDUFilter: Disabled

PortState : forwarding

PortPriority : 128

PortDesignatedRoot : 100000D0F821A542

PortDesignatedCost : 0

PortDesignatedBridge : 100000D0F821A542

PortDesignatedPort : 6002

PortForwardTransitions : 3

PortAdminPathCost : 0

PortOperPathCost : 19

PortRole : rootPort

L2-SW#

在 L2-SW 中，网桥优先级还是默认的 32768，端口优先级也是默认的 128，路径成本

是 19，端口 Fa0/2 被选举为根端口，处于转发状态，而 Fa0/1 则是替换端口，处于丢弃状

态。

第五步：验证配置

在三层交换机 L3-SW 上长时间的 ping 二层交换机 L2-SW，其间断开 L2-SW 上的转发

端口 Fa0/2，这时观察替换端口能够在多长时间内成为转发端口：

L3-SW#ping 192.168.1.2 ntimes 1000

！使用 ping 命令的 ntimes 参数指定 ping 的次数

Sending 1000, 100-byte ICMP Echoes to 192.168.1.2, timeout is 2 seconds:

< press Ctrl+C to break >

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Dec 2 23:30:56 L3-SW %7:2008-12-2 23:30:56 topochange:topology

is changed.%LINK CHANGED: Interface FastEthernet 0/2, changed state to down

Dec 2 23:30:57 L3-SW %7:%LINE PROTOCOL CHANGE: Interface FastEthernet

0/2, changed state to DOWN

Dec 2 23:30:57 L3-SW %7:2008-12-2 23:30:57 topochange:topology is

changed.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Success rate is 99 percent (998/1000), round-trip min/avg/max = 1/1/10 ms

L3-SW#

从中可以看到替换端口变成转发端口的过程中，丢失了 2 个 ping 包，中断时间小于

20ms。

【注意事项】

1、锐捷交换机缺省是关闭 spanning-tree 的，如果网络在物理上存在环路，则必须手工开

启 spanning-tree。

2、锐捷全系列的交换机默认为 MSTP 协议，在配置时注意生成树协议的版本。

【参考配置】

L3-SW#show running-config

Building configuration...

Current configuration : 1386 bytes

version RGNOS 10.1.00(4), Release(18443)(Tue Jul 17 19:51:54 CST 2007 -ubu6server)

hostname L3-SW

vlan 1

spanning-tree

spanning-tree pathcost method short

spanning-tree mode rstp

spanning-tree mst 0 priority 4096

interface FastEthernet 0/1

switchport mode trunk

interface FastEthernet 0/2

switchport mode trunk

spanning-tree mst 0 port-priority 96

interface FastEthernet 0/3

interface FastEthernet 0/4

interface FastEthernet 0/5

interface FastEthernet 0/6

interface FastEthernet 0/7

interface FastEthernet 0/8

interface FastEthernet 0/9

interface FastEthernet 0/10

interface FastEthernet 0/11

interface FastEthernet 0/12

interface FastEthernet 0/13

interface FastEthernet 0/14

interface FastEthernet 0/15

interface FastEthernet 0/16

interface FastEthernet 0/17

interface FastEthernet 0/18

interface FastEthernet 0/19

interface FastEthernet 0/20

interface FastEthernet 0/21

interface FastEthernet 0/22

interface FastEthernet 0/23

interface FastEthernet 0/24

interface GigabitEthernet 0/25

interface GigabitEthernet 0/26

interface GigabitEthernet 0/27

interface GigabitEthernet 0/28

interface VLAN 1

ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

line con 0

line vty 0 4

end

L2-SW#show running-config

System software version : 1.68 Build Apr 25 2007 Release

Building configuration...

Current configuration : 319 bytes

version 1.0

hostname L2-SW

vlan 1

spanning-tree mode rstp

spanning-tree

spanning-tree pathcost method short

interface fastEthernet 0/1

switchport mode trunk

interface fastEthernet 0/2

switchport mode trunk

interface vlan 1

no shutdown

ip address 192.168.1.2 255.255.255.0

end

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