CISCO交换机STP实验(生成树协议)

目录

一、前言:生成树协议(STP)

二、CISCO交换机STP命令汇总

三、运用STP搭建简单拓扑

四、实战:STP综合实验

五、结语


 一、前言:生成树协议(STP)

计算机网络中,我们为了减少网络故障导致无法正常通信的问题,通常会增加冗余设备作为备用,形成冗余拓扑。但是也增加了冗余链路,这样却会引起交换环路,造成通信消息循环发送。交换环路会带来三个问题:广播风暴、同一帧的多个拷贝、交换机 CAM 表不稳定

所以,STP(生成树协议,Spanning Tree Protocol)就是解决冗余拓扑出现的问题。STP 基本思路是阻断一些交换机接口,构建一棵没有环路的转发树,让具有冗余结构的网络在故障时自动调整网络的数据转发路径。STP 利用 BPDU(Bridge Protocol Data Unit)和其他交换机进行通信,从而确定哪个交换机该阻断哪个接口。

为了在网络中形成一个没有环路的拓扑,网络中的交换机要进行以下三个步骤,BPDU 中的几个关键字段:选举根桥、选取根口、选取指定口。这些步骤中,作为根桥的交换机取决于以下因素(按顺序进行):
(1) 最低的根桥 ID;
(2) 最低的根路径代价;
(3) 最低发送者桥 ID;
(4) 最低发送者端口 ID。 


现在了解基本的STP知识之后,下面将开始通过实验感受STP的实际应用场景。

软件平台:Cisco  Packet Tracer

综合实践题目:STP.pka已经上传到CSDN,可下载实践练习。

二、CISCO交换机STP命令汇总

命令 作用
show spanning-tree  查看 STP 树信息
spanning-tree vlan 1 priority 4096   配置 VLAN1 的桥优先级
spanning-tree portfast   配置接口为 portfast,当有设备接入时立即进入转发状态
spanning-tree uplinkfast   配置 uplinkfast 特性
spanning-tree backbonefast  配置 backbonefast 特性
spanning-tree mode rapid-pvst   把 STP 的运行模式设为 RSTP+PVST
spanning-tree link-type point-to-point 把接口的链路类型改为点对点
spanning-tree mode mst   把生成树的模式改为 MST
spanning-tree mst configuration   进入 MST 的配置模式
name TEST-MST   命名 MST 的名字
revision 1   配置 MST 的 revision 号
instance 1 vlan 1-2   把 VLAN 1 和 VLAN 2 的生成树映射到实例 1
spanning-tree guard root   在接口上配置 root guard 特性
spanning-tree bpduguard enable   在接口上配置 bpduguard 特性

第一条命令在特权模式(enable)下执行,其他都是在配置模式(configure terminal)下。

这次实验只涉及到第1、2条命令,为基础运用。

show spanning-tree

如下,可以看到交换机生成树具体信息,分为两部分:根ID 和 桥ID.

Priority:优先级(参数范围:<0-61440>)

Address:交换机的Mac地址

Hello Time:发送消息时间间隔

 

三、运用STP搭建简单拓扑

下面是一个最简单的冗余拓扑,可以看到,箭头所指位置是不通的,这就是生成树协议的作用,它阻塞了一条链路,避免形成交换环路。

现在我们看一下Switch0的STP情况:

Switch1的STP情况:

Switch0的f0/2接口阻塞,Switch0不是作为根桥。未进行配置默认情况下,结果如图所示。

那么,现在要将S0设置为根桥了,手动进行配置。操作就是将Priority设置为4096,前面提到BPDU决定根桥的因素之一。

命令:
spanning-tree vlan 1 priority 4096

 

将S0优先级设置之后,根桥变为S0,这时以S0向网络发送数据包。

四、实战:STP综合实验

综合实践题目:STP.pka已经上传到CSDN,可下载实践练习。

 

这道题目上来就是IP地址分配,也许这是一个难点,而生成树协议我们前面看到的只需一行配置搞定,相对简单。

题目只给出IP地址空间为:10.1.1.0/24  ,这是关键突破口!

 VLAN名称、vlan号和所需主机IP地址对应如下:

VLAN号 名称 所需IP地址数
vlan 5 Management&Native 10
vlan 15 Production 100
vlan 25 Staff 50
vlan 35 Guest 20

给定地址空间10.1.1.0/24,根据IP地址数量,从多到少进行分配。

IP地址数 主机位数 可用IP地址数 分配网段(子网掩码)
100 7位 126 10.1.1.128/25
50 6位 62 10.1.1.192/26
20 5位 30 10.1.1.224/27
10 4位 14 10.1.1.240/28

问题来了,虽然得到了VLAN的网段,满足IP地址数量要求,但是题目完全没给出具体IP配置说明!

经过一段时间的探索,终于找到完全正确的地址分配,为每个设备配置IP、默认网关、子网掩码。具体配置就是,默认网关为取各自网段的可用IP第一个,PC、交换机Vlan的IP地址取可用IP地址的第二个。

如果理解还是不清楚,直接用下面我配置好的各设备地址表。

现在解决了题目关键部分,后续就简单了,直接按任务配置就可以。

其中,遇到一个任务:配置Vlan的默认网关,之前没配置过,所以学习了一条配置命令。

交换机配置默认网关命令:
ip default-gateway 10.1.1.255

完成任务过程,可以边查看进度情况,这是Cisco实验练习题目的一个优点,可以实时检查完成进度。完成率应该为 100%。若不是,则单击 Check Results(检查结果),了解哪些必需的组件尚未完成。

五、结语

STP(生成树协议,Spanning Tree Protocol)就是解决冗余拓扑出现的问题。STP 基本思路是阻断一些交换机接口,构建一棵没有环路的转发树,让具有冗余结构的网络在故障时自动调整网络的数据转发路径。本篇记录学习计算机网络重点知识:生成树协议(STP),详细步骤将从认识到实践,使用Cisco Packet Tracer 完成STP综合练习。同时,也更实际地学习IP地址分配,加深对IP地址的理解和应用。


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posted @ 2020-10-07 10:02  Charzueus  阅读(1131)  评论(0编辑  收藏  举报