生成樹協(xié)議原理PPT

第1頁,生成樹協(xié)議原理,第2頁,前言,本PPT主要介紹了生成樹協(xié)議的技術細節(jié)，以及在網(wǎng)絡工程中如何來使用生成樹協(xié)議,適用于對生成樹協(xié)議有一定了解的工程師和網(wǎng)絡維護人員。,第3頁,課程目標,通過本課程的學習，您可以掌握如下知識點：生成樹協(xié)議的工作原理三種生成樹(STP、RSTP、MSTP)協(xié)議的特性,第4頁,提綱,生成樹協(xié)議綜述STP協(xié)議概述RSTP協(xié)議概述MSTP協(xié)議概述,第5頁,生成樹綜述,生成樹協(xié)議的產(chǎn)生背景,LAN1,LAN2,存在單點故障,冗余的設計又會帶來環(huán)路,導致廣播風暴,第6頁,生成樹綜述,生成樹協(xié)議的分類生成樹協(xié)議的分類，按照產(chǎn)生的時間先后順序為STP、RSTP、MSTP生成樹協(xié)議所遵循的IEEE標準三種生成樹所遵循的IEEE標準分別為STP-IEEE802.3d，RSTP-IEEE802.3W，MSTP-IEEE802.3S,第7頁,STP概述,STP是怎樣的一個協(xié)議呢?通過阻斷冗余鏈路將一個有環(huán)路的橋接網(wǎng)絡修剪成一個無環(huán)路的樹型拓撲結(jié)構,這樣既解決了環(huán)路問題，又能在某條活動(active)的鏈路斷開時,通過激活被阻斷的冗余鏈路重新修剪拓撲結(jié)構以恢復網(wǎng)絡的連通.,LAN1,LAN2,該鏈路處于阻塞狀態(tài),該鏈路重新被激活,第8頁,提綱,生成樹協(xié)議綜述STP協(xié)議概述RSTP協(xié)議概述MSTP協(xié)議概述,第9頁,STP工作原理,SW1,SW2,SW3,第10頁,STP工作原理,基本思想:在網(wǎng)橋之間傳遞配置消息(BPDU),網(wǎng)橋利用收到的配置消息做以下工作:從網(wǎng)絡中的所有網(wǎng)橋中,選出一個作為根網(wǎng)橋(root)計算本網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最短路徑網(wǎng)橋選擇一個根端口,該端口給出的路徑是此網(wǎng)橋到根橋的最短路徑選擇除根端口之外的轉(zhuǎn)發(fā)端口（指定端口）,第11頁,配置消息介紹,配置消息也被稱做橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元(BPDU)主要內(nèi)容包括:根網(wǎng)橋的Identifier(RootID)從本網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最小路徑開銷(RootPathCost)發(fā)送該配置消息的網(wǎng)橋的Identifier發(fā)送該配置消息的網(wǎng)橋的指定端口的Identifier即(RootID,RootPathCost,BridgeID,PortID),第12頁,STP工作原理,SW1,SW2,SW3,Root,第13頁,端口狀態(tài),第14頁,拓撲改變消息的傳播,1,2,3,4,4,5,5,拓撲改變通知消息,拓撲改變應答消息,拓撲改變消息,SW1,SW2,SW3,Root,第15頁,STP回顧,STP工作原理各種端口狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換,第16頁,提綱,生成樹協(xié)議綜述STP協(xié)議概述RSTP協(xié)議概述MSTP協(xié)議概述生成樹在實際工程中的應用,第17頁,STP的不足,當狀態(tài)發(fā)送變化時，網(wǎng)絡收斂時間大約需要50S如果網(wǎng)絡中的拓撲結(jié)構變化頻繁，網(wǎng)絡會頻繁的失去連通性，這樣用戶將無法忍受。,第18頁,RSTP協(xié)議概述,RSTP（快速生成樹協(xié)議）是從STP發(fā)展而來，實現(xiàn)的基本思想一致；RSTP具備STP的所有功能；RSTP改進的目的就是當網(wǎng)絡拓撲結(jié)構發(fā)生變化時，盡可能快的恢復網(wǎng)絡的連通性。,第19頁,RSTP改進一,當拓撲發(fā)生改變時，在新拓撲中的根端口可以立刻進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài),根端口,指定端口,阻塞端口,RootBridge,第20頁,RSTP改進一,新的端口角色的引入替換端口(AlternatePort):根端口的備份口，一旦根端口失效，該口就立刻變?yōu)楦丝凇?RootBridge,根端口,指定端口,替換端口,第21頁,RSTP改進一,新的端口角色的引入備份端口(BackupPort)：DesignatePort的備份口，當一個網(wǎng)橋有兩個端口都連在一個LAN上，那么高優(yōu)先級的端口為DesignatedPort，低優(yōu)先級的端口為BackupPort。,RootBridge,根端口,指定端口,替換端口,備份端口,第22頁,RSTP改進二,指定端口可以通過與相連的網(wǎng)橋進行一次握手，快速進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。,SW1,SW2,proposal,agree,根端口,指定端口,第23頁,RSTP改進三,網(wǎng)絡邊緣的端口，即直接與終端相連，而不是和其他網(wǎng)橋相連的端口可以直接進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，不需要任何等待時延。,邊緣端口，不可能產(chǎn)生環(huán)路,第24頁,RSTP的性能,第一種改進的效果：發(fā)現(xiàn)拓撲改變到恢復連通性的時間可達數(shù)豪秒，并且無需傳遞配置消息。第二種改進的效果：網(wǎng)絡連通性可以在交換兩個配置消息的時間內(nèi)恢復，即握手的延時。第三種改進的效果：邊緣端口的狀態(tài)變化不會影響網(wǎng)絡連通性，也不會造成環(huán)路，因此進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)無延時。,第25頁,提綱,生成樹協(xié)議綜述STP協(xié)議概述RSTP協(xié)議概述MSTP協(xié)議概述,第26頁,RSTP的不足,RSTP（包括STP）在計算拓撲時，是以交換機為基本單位，與VLAN毫無任何關系，那么在特定的拓撲結(jié)構下，就會出現(xiàn)如下問題：,vlan10,vlan10,vlan20,vlan20,vlan10,vlan10,vlan20,vlan20,Discarding,如果在1和2間的鏈路給Discarding。由于交換機3、4不包含vlan10，無法轉(zhuǎn)發(fā)vlan10的數(shù)據(jù)包，這樣SW1的vlan10就無法與SW2的vlan10進行通訊。,SW1,SW2,SW3,SW4,SW1,SW3,SW2,SW4,第27頁,RSTP的不足,在實際工程中,如果使用RSTP只能做到冗余備份,無法做到按照VLAN流量來進行負載均衡.,Vlan10Vlan20,Vlan10Vlan20,Vlan10Vlan20,第28頁,MSTP簡介,MSTP是在傳統(tǒng)的STP、RSTP的基礎上發(fā)展而來的新的生成樹協(xié)議，本身就包含了RSTP的快速Forwarding機制。MSTP是基于實例來進行無環(huán)拓撲計算，既避免了環(huán)路的產(chǎn)生，也能讓相同vlan間的通訊不受影響。,第29頁,生成樹配置,A,B,C,環(huán)路！,環(huán)路！,Switch(config)#spanning-tree/開啟生成樹協(xié)議