标签：开启 介绍 bridge stp 关闭 ESS 复制 占用 生产
交换机(Switch)是一种用于电信号转发的网络设备,它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路,最常见的交换机是以太网交换机,其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等,交换机是集线器的升级替代产品,理论上讲交换机就是按照通信两端传输信息的需求,将需要的信息发送到目标设备上的网络组件.
冗余技术又称为储备技术,是利用并联模型来提高网络可靠性的一种手段,它通过向网络中增加备用的链路,当一条通信信道出现故障时,自动切换到备用的通信信道,从而提高网络的稳定性和可靠性.
冗余技术虽然可以提高网络的稳定性和可靠性,但是也会产生许多的问题,如果两个交换机相连的话会造成交换机环路,出现的问题就是随机出现网络不通的现象,严重的话还会导致网络广播风暴,重复拷贝帧,MAC地址表不稳地等情况,但如果是智能交换机的话则不会出现此种情况,以下将分别介绍这几种环路的基本原理.
广播风暴: 在物理网络中出现环路现象,且没有采取解决措施的情况下,一旦域内有某个主机发送了广播帧,则当域内的交换机接收到数据后,就会不停的发送和转发广播帧,从而形成网络广播风暴,网络广播风暴会长时间占用网络带宽,和交换机CPU资源,影响网络性能,甚至引起整个网络瘫痪.
重复拷贝帧: 重复拷贝帧也称多帧复制,是指单播帧可能被多次复制传送到目标主机上去,此时数据帧的多个副本会保存在目标主机上,从而造成主机资源的浪费,甚至会造成目的主机无法选择其他来源的数据帧而导致数据丢失,简单的来讲就是数据分别从两个口进入了目的主机,导致目的主机MAC地址表中存在多个数据帧,有时还会导致数据的多次覆盖,从而无法接收到准确的数据.
MAC地址表不稳定: 一般情况下交换机接收到数据时,会将接收数据帧的端口与发送主机MAC地址的对应关系添加到本机的MAC地址表中,那么如果交换机在不同的端口接收到同一个数据帧的多份副本,将造成MAC地址表在短时间内被多次修改,和循环重复的覆盖,从而影响MAC地址表的稳定性.
以上几种情况是冗余技术的技术瓶颈所在,在实际的应用中网络的结构往往会很复杂,有更多的冗余链路,从而会产生更多的交换机环路,因此所带来的网络广播风暴,多帧复制会更加的严重,就因为这种需求,STP就由此诞生了.
为了解决网络冗余链路所产生的问题,IEEE定义了802.1D协议,即生成树协议STP,利用生成树协议可以避免帧在环路中的增生和无限循环,生成树的主要思想是,当两个交换机之间存在多条链路时,通过一定的算法只激活其中最主要的一条链路,而将其他冗余链路阻塞掉变为备用链路,当主链路出现问题时,生成树协议将自动启用备用链路,整个过程不需要认为干预.
STP协议中定义了,根桥(RootBridge),根端口(Root Port),指定端口(Designated Port),路径开销(Path Cost)等概念,目的在于通过构建一棵自然树的方法阻塞冗余链路,同时实现链路备份和链路最优化.
STP协议的通信,是通过桥协议数据单元(BPDU)进行通信的,它是运行STP的交换机之间交流消息帧,所有的支持STP协议的交换机都能接收并处理BPDU报文.
STP工作过程: 选举根桥->选举根端口->选举指定端口->STP阻塞非根
1.选举根桥:交换机假定自己是根,然后发送BPDU报文给其他交换机,最终选出ID号最小的交换机作为根桥.
2.选举根端口:每台非根交换机都会选举出一个根端口,并且仅有一个根端口,并按照优先级选择一个根端口.
3.选举指定端口:选择一条网桥到根桥的路径成本最小的路径,或者发送方的网桥ID最大的作为指定端口.
4.选择阻塞端口:至此,就会根据STP算法,从多个链路中选择性的阻塞掉一些端口的数据通信.
STP端口状态:
1.阻塞(Blocking):端口只接受BPDU,不能接收或发送数据,也不能把学习到的MAC地址天机到MAC地址表中.
2.转发(Forwarding):端口能够接收并转发数据,也能够学习MAC地址,并添加到MAC地址表中.
3.侦听(Listening):该状态是从阻塞到转发状态过程中的临时状态,该状态只能发送和接受BPDU数据.
4.学习(Learning):该状态是从阻塞到转发状态过程中的临时状态,该状态不能够发送或接收数据.
5.关闭(Disable):该状态端口只提供网络管理服务,不能接受发送任何数据,也就是停止服务的状态.
STP协议虽然解决了链路闭合引起的死循环问题,但是在端口从阻塞状态到转发状态间经过了一个只学习MAC地址但不参与转发的过程,产生了转发延时(默认15秒),从而使得生成树的收敛过程需要较长的时间,一般是转发延时的两倍.
为了解决STP收敛时间过长的缺点,IEEE又推出了802.1w标准,定义了RSTP(快速生成树)协议.RSTP协议在网络配置参数发生变化时,能够显著的减少网络的收敛时间,由于RSTP是从STP发展而来的,其与STP协议保持高度的兼容性,RSTP协议规定,在某些情况下,处于阻塞状态的端口不必经历阻塞->侦听->学习->转发这一个过程,就可以直接进入转发状态.
RSTP协议只有以下三种:
1.丢弃(Discarding):RSTP将STP中的阻塞,禁用,和侦听统称为丢弃模式.
2.学习(Learning):拓扑有所变动情况下,端口处于学习状态并学习MAC地址,将其添加到MAC地址表.
3.转发(Forwarding):在网络拓扑稳定后,端口处于转发状态,并开始转发数据包.
以上就是生成树协议的常用内容,对比后会发现,RSTP的收敛时间明显低于STP,解决了数据同步过慢的问题所在.
接下来通过一个具体的实例,来完成生成树的配置命令和配置流程的实践,以下实验我们将把LSW1(三层交换)配置成根桥,将LSW2(二层交换)配置为备份根桥,实验拓扑结构如下图:
判断根桥: 首先我们需要判断当前的根桥是哪一个设备,我们分别在四台交换机上执行display stp命令或者执行display stp brief命令,来查询默认那一台是根桥设备,以下根据查询到的结果可以知道,32768.4c1f-cc07-18c4的MAC地址为根桥设备.
<LSW1> display stp // 判断根桥命令
<LSW2> display stp
<LSW3> display stp
<LSW4> display stp
-------[CIST Global Info][Mode MSTP]-------
CIST Bridge :32768.4c1f-cc25-08bd // 本机优先级
Config Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20 // 数据包发送时间
Active Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC :32768.4c1f-cc07-18c4 / 20000 // 根桥MAC地址
CIST RegRoot/IRPC :32768.4c1f-cc25-08bd / 0 // 备份根桥MAC地址
<LSW1> display stp brief // 查询接口状态
MSTID Port Role STP State Protection
0 GigabitEthernet0/0/1 DESI FORWARDING NONE
0 GigabitEthernet0/0/2 ROOT FORWARDING NONE指定根桥: 我们想让LSW1(三层交换)作为根桥设备,此时可在三层交换机上,直接通过以下命令,更换根桥设备.
<LSW1> system-view
[LSW1] stp root primary
[LSW1] display stp
-------[CIST Global Info][Mode MSTP]-------
CIST Bridge :0 .4c1f-cc25-08bd // 本机桥ID
Config Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC :0 .4c1f-cc25-08bd / 0 // 根桥ID
CIST RegRoot/IRPC :0 .4c1f-cc25-08bd / 0指定备份根桥: 接下来将LSW2(二层交换)指定为备份根桥,当LSW1(三层交换)出现故障后,LSW2(二层交换)将被选举为根桥设备,从而保证网络的正常运转,修改方式通过以下命令即可实现.
<LSW2> system-view
[LSW2] stp root secondary
[LSW2] display stp
-------[CIST Global Info][Mode MSTP]-------
CIST Bridge :4096 .4c1f-cc45-2199
Config Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC :0 .4c1f-cc25-08bd / 200000 // 根桥MAC地址
CIST RegRoot/IRPC :4096 .4c1f-cc45-2199 / 0 // 备份根桥MAC地址
CIST RootPortId :128.1此时配置到这里,我们可以手动关闭LSW1(三层交换),然后去查看LSW2(二层交换),通过display stp命令,你会发现当三层交换机关机的时候,二层交换机默认变成了根桥,顶替了LSW1(三层交换)的工作,当LSW1(三层交换)启动后,默认会将LSW1(三层交换)再次恢复成根桥.
在我们的实际生产环境中,常常将交换机之间用多条链路连接起来,以获得更高的传输能力和网络性能,但根据之前的生成树协议,当交换机之间有冗余链路时,实际工作的链路只有一条,也就是说生成树协议阻碍了网络传输能力的提高.
为了解决生成树协议的传输能力的不足,出现了一种名为端口聚合的技术,它将多条物理链路组合成一条逻辑线路,实现链路带宽的增加,且还具有冗余作用,当其中部分链路出现故障时,其他链路还可以继续传输数据.
但是并不是所有的端口都可以任意聚合,端口聚合需要满足以下条件.
1.聚合的端口配置需要相同,包括端口速率和传输介质等.
2.聚合的端口必须属于同一个VLAN,也就是不许再一个虚拟局域网中.
3.聚合的端口类型必须相同,二层端口只能二层聚合,三层端口只能三层聚合.
端口聚合形成的逻辑端口称为聚合端口,端口聚合后原来端口的属性就会被聚合端口的属性所覆盖,也不能在源端口上做任何配置,实现端口聚合后,即使网络链路出现故障,只要不是所有链路都故障,网络还是可以继续运行的,只不过网络传输速度会降低而已.
下面将用一个具体的实例讲解端口聚合的配置方法和配置过程,包括创建聚合端口,配置聚合端口的工作方式和配置负载平衡,首先分别创建两个三层交换机,并通过网线Gig 0/0/1-3三条冗余链路相连接,拓扑图如下:
创建聚合端口: 在两台交换机上创建Eth-Trunk接口并加入成员接口,配置如下.
#----在LSW1上操作-------------------------
<Huawei> system-view
[Huawei] sysname LSW1 // 重命名交换机
[LSW1] interface Eth-Trunk 1 // 配置聚合号
[LSW1-Eth-Trunk1] trunkport GigabitEthernet 0/0/1 to 0/0/3 // 选择1-3号端口
[LSW1-Eth-Trunk1] quit
#----在LSW2上操作-------------------------
<Huawei> system-view
[Huawei] sysname LSW2
[LSW2] interface Eth-Trunk 1
[LSW2-Eth-Trunk1] trunkport GigabitEthernet 0/0/1 to 0/0/3
[LSW2-Eth-Trunk1] quit创建VLAN: 在两台交换机上分别创建VLAN10和VLAN20并将主机加入到相应的虚拟局域网内.
#----在LSW1上操作-------------------------
[LSW1] vlan batch 10 20 // 创建VLAN10与20
[LSW1] interface GigabitEthernet 0/0/4 // 选择Gig0/0/4端口
[LSW1-GigabitEthernet0/0/4] port link-type trunk // 配置成trunk
[LSW1-GigabitEthernet0/0/4] port trunk allow-pass vlan 10 // 应用到vlan10
[LSW1-GigabitEthernet0/0/4] quit
[LSW1] interface GigabitEthernet 0/0/5
[LSW1-GigabitEthernet0/0/5] port link-type trunk
[LSW1-GigabitEthernet0/0/5] port trunk allow-pass vlan 20
[LSW1-GigabitEthernet0/0/5] quit
#----在LSW2上操作-------------------------
[LSW2] vlan batch 10 20
[LSW2] interface GigabitEthernet 0/0/4
[LSW2-GigabitEthernet0/0/4] port link-type trunk
[LSW2-GigabitEthernet0/0/4] port trunk allow-pass vlan 10
[LSW2-GigabitEthernet0/0/4] quit
[LSW2] interface GigabitEthernet 0/0/5
[LSW2-GigabitEthernet0/0/5] port link-type trunk
[LSW2-GigabitEthernet0/0/5] port trunk allow-pass vlan 20
[LSW2-GigabitEthernet0/0/5] quit配置端口聚合: 配置Eth-Trunk1接口允许VLAN10和VLAN20通过,两台交换机都需要配置.
#----在LSW1上操作-------------------------
[LSW1] interface Eth-Trunk 1
[LSW1-Eth-Trunk1] port link-type trunk // 将接口设置为trunk
[LSW1-Eth-Trunk1] port trunk allow-pass vlan 10 20 // 配置允许的VLAN
[LSW1-Eth-Trunk1] load-balance src-dst-mac // 配置负载平衡方式
#----在LSW2上操作-------------------------
[LSW2] interface Eth-Trunk 1
[LSW2-Eth-Trunk1] port link-type trunk
[LSW2-Eth-Trunk1] port trunk allow-pass vlan 10 20
[LSW2-Eth-Trunk1] load-balance src-dst-mac查询端口聚合: 配置完成后,可以查询所有的集合列表情况,查看所有聚合表命令如下.
[LSW1] display interface Eth-Trunk
Eth-Trunk1 current state : UP
Line protocol current state : UP
Description:
Switch Port, PVID : 1, Hash arithmetic : According to SA-XOR-DA,Maximal BW: 3
G, Current BW: 3G, The Maximum Frame Length is 9216
IP Sending Frames' Format is PKTFMT_ETHNT_2, Hardware address is 4c1f-cc22-6944
Current system time: 2019-04-08 12:42:34-08:00
Input bandwidth utilization : 0%
Output bandwidth utilization : 0%
-----------------------------------------------------
PortName Status Weight
-----------------------------------------------------
GigabitEthernet0/0/1 UP 1
GigabitEthernet0/0/2 UP 1
GigabitEthernet0/0/3 UP 1
-----------------------------------------------------
The Number of Ports in Trunk : 3
The Number of UP Ports in Trunk : 3对于运行生成树协议的二层网络,与终端相连的端口不用参与生成树计算,这些端口参与计算会影响网络拓扑的收敛速度,而且这些端口的状态改变也可能会引起网络震荡,导致用户流最中断.此时,可以通过执行命令stp edged-port enable将当前端口配置成边缘端口,该端口便不再参与生成树计算,从而帮助加快网络拓扑的收敛时间以及加强网络的稳定性.
需要注意:当前端口配置成边缘端口后,如果收到BPDU报文,那么交换设备会自动将边缘端口设置为非边缘端口,并重新进行生成树计算,接下来将通过一个实验来演示边缘端口的配置,其配置拓扑图如下所示:
给指定端口配置: 这里我们指定配置两台交换机的边缘端口,将Ge0/0/2配置为边缘端口.
#----在LSW1上操作-------------------------
<Huawei> system-view
[LSW1] stp mode rstp // 设置成快速生成树
[LSW1] interface GigabitEthernet 0/0/2 // 选择要配置的接口
[LSW1-GigabitEthernet0/0/2] stp edged-port enable // 配置成边缘接口
#----在LSW2上操作-------------------------
<Huawei> system-view
[LSW2] stp mode rstp // 设置成快速生成树
[LSW2] interface GigabitEthernet 0/0/2 // 选择要配置的接口
[LSW2-GigabitEthernet0/0/2] stp edged-port enable // 配置成边缘接口给全局端口配置: 也可以给将边缘端口配置为全局模式,以下案例将配置全局端口.
[LSW1] stp mode rstp // 配置成快速生成树
[LSW1] stp edged-port default // 配置边缘端口为全局模式
[LSW1] interface GigabitEthernet 0/0/1 // 选择接口
[LSW1-GigabitEthernet0/0/1] stp edged-port disable // 配置为非边缘端口端口隔离可以将两个或多个主机或群组实现物理隔离,从而禁止同网段主机的数据通信,下面的小案例将实现端口隔离,其效果是PC1与PC2之间不能互相访问,PC1与PC3之间可以互相访问,PC2与PC3之间可以互相访问,其拓扑结构如下:
配置模式: 配置端口隔离模式为二层隔离三层互通.
<Huawei>system-view
[Huawei]port-isolate mode l2配置隔离: 配置GE0/0/1和GE0/0/2的端口隔离功能.
[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port-isolate enable group 1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] quit
[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2] port-isolate enable group 1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2] quit端口防环路: 适用与华为交换机,防止下级环路自动shutdown下级有环路的端口.
<Huawei>system-view
[Huawei]loopback-detect enable // 全局模式启用环路检测功能
[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/1 // 如果下级有环路shutdown本端口
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] loopback-detect action shutdown查询隔离参数: 配置完成后可使用display current-configuration命令查询配置参数.
[Huawei]display current-configuration
....
interface GigabitEthernet0/0/1
port-isolate enable group 1
#
interface GigabitEthernet0/0/2
port-isolate enable group 1
....在实际的生产环境中,对于有较高安全要求的设备,可以使用端口安全技术(Port Security)来提高网络的安全性,端口安全技术可在接入层验证接入设备,防止未经允许的设备接入到网络中,还可以限制端口接入的设备数量,防止过多设备接入网络,影响网络速率.
在网络中MAC地址是设备中不变的物理地址,控制MAC地址接入就控制了交换机的端口接入,所以端口安全也是对MAC的的安全.在交换机中CAM(Content Addressable Memory,内容可寻址内存表)表,又叫MAC地址表,其中记录了与交换机相连的设备的MAC地址、端口号、所属vlan等对应关系.
华为交换机MAC地址表分为三张
1、静态MAC地址表,手工绑定,优先级高于动态MAC地址表
2、动态MAC地址表,交换机收到数据帧后会将源mac学习到MAC地址表中
3、黑洞MAC地址表,手工绑定或自动学习,用于丢弃指定MAC地址
接下来看一个具体的实例,来实现端口安全的配置,包括端口绑定端口违规的处理等,实验拓扑图参数如下:
配置静态MAC地址: 静态指定允许接入的设备的MAC地址,首先要知道MAC地址是多少.
<Huawei> system-view
[Huawei] port-group group-member Gig0/0/1 to Gig0/0/3 // 选择1-3号端口
[Huawei-port-group] port-security enable // 开启端口安全功能
[Huawei-port-group] port-security max-mac-num 1 // 限制安全MAC地址最大数量为1个
[Huawei-port-group] port-security protect-action shutdown // 违规后默认关闭端口
[Huawei-port-group] mac-address learning disable action discard // 禁止MAC地址学习功能
[Huawei-port-group] quit
#----配置MAC地址静态绑定-------------------------
#将mac地址绑定到接口 Gig0/0/1 到 Gig0/0/2 在vlan1中有效
[Huawei] mac-address static 5489-9887-165B GigabitEthernet 0/0/1 vlan 1
[Huawei] mac-address static 5489-98B4-3791 GigabitEthernet 0/0/2 vlan 1
[Huawei] mac-address static 5489-98E3-0DCA GigabitEthernet 0/0/3 vlan 1
#----查询MAC地址绑定与分配------------------------
[Huawei] display mac-address // 查询绑定信息列表
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address VLAN/ PEVLAN CEVLAN Port Type LSP/LSR-ID
VSI/SI MAC-Tunnel
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98e3-0dca 1 - - GE0/0/3 static -
5489-9887-165b 1 - - GE0/0/1 static -
5489-98b4-3791 1 - - GE0/0/2 static -
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 配置动态MAC地址: 动态分配接入设备的MAC地址,此配置无需绑定MAC地址,会接入最先访问的主机MAC地址.
#-----------------------------------------------
#此功能是将动态学习到的MAC地址设置为安全属性,其他没有被学习到的非安全属性的MAC的帧将被端口丢弃
<Huawei> system-view
[Huawei] port-group group-member Gig0/0/1 to Gig0/0/3 // 选择1-3号端口
[Huawei-port-group] port-security enable // 开启端口安全功能
[Huawei-port-group] port-security max-mac-num 1 // 限制安全MAC地址最大为1
[Huawei-port-group] port-security protect-action protect // 配置处理动作为丢弃
[Huawei-port-group] port-security aging-time 300 // 配置老化时间300s
[Huawei-port-group] quit
#----查询MAC地址绑定与分配------------------------
[Huawei] display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address VLAN/ PEVLAN CEVLAN Port Type LSP/LSR-ID
VSI/SI MAC-Tunnel
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98e3-0dca 1 - - GE0/0/3 security -
5489-9887-165b 1 - - GE0/0/1 security -
5489-98b4-3791 1 - - GE0/0/2 security -
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3在端口安全动态MAC地址中,配置如上的话,在Gig0/0/1-3端口学习到的第一个MAC地址设置为安全MAC地址,此外其他MAC地址在接入端口的话都不给予转发,在300s后刷新安全MAC地址表,并且重新学习安全MAC地址,(哪个MAC地址)先到就先被学到端口并设置为安全MAC地址,但是在交换机重启后安全MAC地址会被清空重新学习.
配置贴粘MAC地址: 此功能与动态MAC功能一致,唯一不同的是粘贴MAC地址不会老化,切交换重启后依然存在.
<Huawei> system-view
[Huawei] port-group group-member Gig0/0/1 to Gig0/0/3 // 选择1-3号端口
[Huawei-port-group] port-security enable // 开启端口安全功能
[Huawei-port-group] port-security mac-address sticky // 打开安全粘贴MAC功能
[Huawei-port-group] port-security max-mac-num 1 // 限制安全MAC地址最大为1
[Huawei-port-group] quit
#----配置MAC地址静态绑定-------------------------
#手工绑定粘贴MAC地址和所属vlan1的操作
[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/1 // 选择绑定接口
[Huawei] port-security mac-address sticky 5489-9887-165B vlan 1 // 绑定指定的MAC地址
[Huawei] port-security protect-action shutdown // 违规端口自动关闭
[Huawei] quit
[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/2
[Huawei] port-security mac-address sticky 5489-98B4-3791 vlan 1
[Huawei] port-security protect-action shutdown
[Huawei] quit
[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/3
[Huawei] port-security mac-address sticky 5489-98E3-0DCA vlan 1
[Huawei] port-security protect-action shutdown
[Huawei] quit
#----查询端口绑定情况----------------------------
[Huawei] display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address VLAN/ PEVLAN CEVLAN Port Type LSP/LSR-ID
VSI/SI MAC-Tunnel
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98e3-0dca 1 - - GE0/0/3 sticky -
5489-9887-165b 1 - - GE0/0/1 sticky -
5489-98b4-3791 1 - - GE0/0/2 sticky -
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3此功能配置完成后,相当于对设备进行了严格的限制,当有其他的机器链接到不该链接的接口上时,也无法连接网路.
标签：开启 介绍 bridge stp 关闭 ESS 复制 占用 生产
原文地址：https://www.cnblogs.com/LyShark/p/11152988.html
