Gehen Sie davon aus, dass sich STP im Konvergenzzustand befindet. Was passiert, wenn ich ein Kabel nehme und Switch H direkt mit Root-Switch A verbinde? Root Bridge „sieht“, dass sie einen neuen aktivierten Port hat und sendet eine BPDU darüber.
Nachdem Switch H diesen Frame ohne Kosten empfangen hat, bestimmt er die Kosten der Route durch den neuen Port als 0 + 19 = 19, obwohl die Kosten seines Root-Ports 76 betragen. Danach wird der Port von Switch H , das zuvor im deaktivierten Zustand war, durchläuft alle Übergangsstufen und wechselt erst nach 50 Sekunden in den Sendemodus. Wenn andere Geräte an diesen Switch angeschlossen sind, verlieren alle für 50 Sekunden die Verbindung zum Root-Switch und zum gesamten Netzwerk.
Switch G macht dasselbe und empfängt einen BPDU-Frame von Switch H mit einer Kostenbenachrichtigung von 19. Er ändert die Kosten seines zugewiesenen Ports auf 19+19=38 und weist ihn aufgrund der Kosten seines vorherigen Root-Ports erneut als neuen Root-Port zu Der Port ist 57, also größer als 38. Gleichzeitig beginnen alle Phasen der Portumleitung, die 50 Sekunden dauern, von neuem, und letztendlich bricht das gesamte Netzwerk zusammen.
Schauen wir uns nun an, was in einer ähnlichen Situation bei Verwendung von RSTP passieren würde. Der Root-Switch sendet auf die gleiche Weise eine BPDU an den H-Switch, der mit ihm verbunden ist, blockiert jedoch unmittelbar danach seinen Port. Beim Empfang dieses Frames stellt Switch H fest, dass diese Route geringere Kosten verursacht als ihr Root-Port und blockiert sie sofort. Danach sendet H einen Vorschlag an den Root-Switch mit der Aufforderung, einen neuen Port zu öffnen, da dessen Kosten geringer sind als die Kosten des bereits vorhandenen Root-Ports. Nachdem der Root-Switch der Anfrage zugestimmt hat, entsperrt er seinen Port und sendet die Vereinbarung an Switch H, woraufhin dieser den neuen Port zu seinem Root-Port macht.
Gleichzeitig erfolgt dank des Vorschlags-/Vereinbarungsmechanismus die Neuzuweisung des Root-Ports nahezu augenblicklich und alle an Switch H angeschlossenen Geräte verlieren nicht die Verbindung zum Netzwerk.
Durch die Zuweisung eines neuen Root-Ports verwandelt Switch H den alten Root-Port in einen alternativen Port. Das Gleiche passiert mit Switch G – er tauscht Vorschlags-/Vereinbarungsnachrichten mit Switch H aus, weist einen neuen Root-Port zu und blockiert andere Ports. Anschließend wird der Vorgang im nächsten Netzwerksegment mit Switch F fortgesetzt.
Nachdem Switch F die Kosten analysiert hat, wird er feststellen, dass die Route zum Root-Switch über den unteren Port 57 kostet, während die bestehende Route über den oberen Port 38 kostet und alles so belässt, wie es ist. Sobald Switch G davon erfährt, blockiert er den Port, der F zugewandt ist, und leitet den Datenverkehr entlang der neuen GHA-Route an den Root-Switch weiter.
Bis Switch F einen Vorschlag/eine Vereinbarung von Switch G erhält, bleibt der untere Port blockiert, um Schleifen zu verhindern. Sie sehen also, dass RSTP ein sehr schnelles Protokoll ist, das nicht die Probleme verursacht, die STP im Netzwerk hat.
Kommen wir nun zu den Befehlen. Sie müssen den globalen Switch-Konfigurationsmodus aufrufen und mithilfe des Spanning-Tree-Modus-Befehls den PVST- oder RPVST-Modus auswählen . Anschließend müssen Sie entscheiden, wie Sie die Priorität eines bestimmten VLAN ändern möchten. Verwenden Sie dazu den Spanning-Tree-Befehl vlan <VLAN-Nummer> Priorität <Wert>. Aus dem letzten Video-Tutorial sollten Sie sich erinnern, dass die Priorität ein Vielfaches von 4096 ist und diese Zahl standardmäßig 32768 plus der VLAN-Nummer beträgt. Wenn Sie VLAN1 ausgewählt haben, ist die Standardpriorität 32768+1=32769.
Warum müssen Sie möglicherweise die Priorität von Netzwerken ändern? Wir wissen, dass BID aus einem numerischen Prioritätswert und einer MAC-Adresse besteht. Die MAC-Adresse des Geräts kann nicht geändert werden, sie hat einen konstanten Wert, sodass nur der Prioritätswert geändert werden kann.
Nehmen wir an, dass es ein großes Netzwerk gibt, in dem alle Cisco-Geräte kreisförmig verbunden sind. In diesem Fall ist PVST standardmäßig aktiviert, sodass das System den Root-Switch auswählt. Wenn alle Geräte die gleiche Priorität haben, hat der Switch mit der ältesten MAC-Adresse Vorrang. Allerdings könnte es sich um einen 10–12 Jahre alten Legacy-Switch handeln, der nicht einmal über die Leistung und Leistung verfügt, um ein so großes Netzwerk zu „leiten“.
Gleichzeitig kann es sein, dass Sie für mehrere tausend Dollar einen neuesten Switch im Netzwerk haben, der aufgrund des höheren Wertes der MAC-Adresse gezwungen ist, sich dem alten Switch zu „unterwerfen“, der ein paar hundert Dollar kostet. Wenn der alte Switch zum Root-Switch wird, deutet dies auf einen schwerwiegenden Fehler im Netzwerkdesign hin.
Daher müssen Sie in die Einstellungen des neuen Switches gehen und ihm einen minimalen Prioritätswert zuweisen, zum Beispiel 0. Bei Verwendung von VLAN1 beträgt der Gesamtprioritätswert 0 + 1 = 1, und alle anderen Geräte berücksichtigen ihn immer Root-Schalter.
Stellen Sie sich nun eine solche Situation vor. Wenn der Root-Switch aus irgendeinem Grund nicht verfügbar ist, möchten Sie möglicherweise, dass der neue Root-Switch nicht irgendein Switch mit niedriger Priorität ist, sondern ein bestimmter Switch mit besseren Netzwerkfunktionen. In diesem Fall verwenden die Root-Bridge-Einstellungen einen Befehl, der die primären und sekundären Root-Switches zuweist: spanning-tree vlan <VLAN-Netzwerknummer> root <primär/sekundär>. Der Prioritätswert für den Primärschalter beträgt 32768 – 4096 – 4096 = 24576. Für den Sekundärschalter wird er nach der Formel 32768 – 4096 = 28672 berechnet.
Sie müssen diese Nummern nicht manuell eingeben – das System erledigt dies automatisch für Sie. Somit ist der Switch mit der Priorität 24576 der Root-Switch, und wenn er nicht verfügbar ist, der Switch mit der Priorität 28672, während die Priorität aller anderen Switches standardmäßig mindestens 32768 beträgt. Dies sollte getan werden, wenn Sie das System nicht möchten um den Root-Switch automatisch zuzuweisen.
Wenn Sie die STP-Protokolleinstellungen anzeigen möchten, müssen Sie den Befehl show spanning-tree summary verwenden. Werfen wir nun einen Blick auf alle Themen, die heute mit Packet Tracer behandelt werden. Ich verwende eine Netzwerktopologie mit 4 Switches, Modell 2690, das spielt keine Rolle, da alle Modelle von Cisco-Switches STP unterstützen. Sie sind miteinander verbunden, so dass das Netzwerk einen Teufelskreis bildet.
Standardmäßig arbeiten Cisco-Geräte im PSTV+-Modus, was bedeutet, dass jeder Port nicht mehr als 20 Sekunden für die Konvergenz benötigt. Mit dem Simulationspanel können Sie das Senden von Datenverkehr darstellen und die Parameter des erstellten Netzwerks anzeigen.
Sie können sehen, was ein STP-BPDU-Frame ist. Wenn Sie Version 0 sehen, dann haben Sie STP, da Version 2 für RSTP verwendet wird. Außerdem wird der Root-ID-Wert angezeigt, der aus der Priorität und der MAC-Adresse des Root-Switches besteht, sowie der entsprechende Bridge-ID-Wert.
Diese Werte sind gleich, da die Kosten der Route zum Root-Switch für SW0 0 betragen, es sich also um den Root-Switch selbst handelt. Somit wurde nach dem Einschalten der Switches dank der Verwendung von STP automatisch die Root Bridge ausgewählt und das Netzwerk begann zu arbeiten. Man sieht, dass zur Vermeidung einer Schleife der obere Port Fa0/2 des Schalters SW2 in den Blocking-Zustand versetzt wurde, was aber die orange Farbe der Markierung anzeigt.
Gehen wir zur SW0-Switch-Einstellungskonsole und verwenden ein paar Befehle. Der erste ist der Befehl show spanning-tree, nach dessen Eingabe uns Informationen zum PSTV+-Modus für VLAN1 auf dem Bildschirm angezeigt werden. Wenn wir mehrere VLANs verwenden, erscheint am unteren Rand des Fensters ein weiterer Informationsblock für das zweite und die folgenden verwendeten Netzwerke.
Sie können sehen, dass das STP-Protokoll unter dem IEEE-Standard verfügbar ist, was bedeutet, dass PVSTP+ verwendet wird. Technisch gesehen ist dies kein .1d-Standard. Außerdem werden die Root-ID-Informationen angezeigt: Priorität 32769, MAC-Adresse des Root-Geräts, Kosten 19 usw. Darauf folgt die Bridge-ID-Information, die den Prioritätswert 32768 +1 dekodiert, und darauf folgt eine weitere MAC-Adresse. Wie Sie sehen, habe ich mich geirrt – der SW0-Switch ist kein Root-Switch, der Root-Switch hat eine andere MAC-Adresse, die in den Root-ID-Parametern angegeben ist. Ich denke, das liegt an der Tatsache, dass SW0 einen BPDU-Frame mit der Information erhalten hat, dass ein Switch im Netzwerk gute Gründe hat, die Rolle des Roots zu übernehmen. Jetzt werden wir darüber nachdenken.
(Anmerkung des Übersetzers: Root-ID ist die Kennung des Root-Switches, die für alle Geräte desselben VLAN, die unter dem STP-Protokoll arbeiten, gleich ist. Bridge-ID ist die Kennung des lokalen Switches als Teil der Root-Bridge, die unterschiedlich sein kann verschiedene Switches und verschiedene VLANs).
Ein weiterer Umstand, der darauf hindeutet, dass SW0 kein Root-Switch ist, besteht darin, dass der Root-Switch keinen Root-Port hat. In diesem Fall befinden sich sowohl ein Root-Port als auch ein Designated Port im Weiterleitungsstatus. Sie sehen auch den Verbindungstyp P2P oder Punkt-zu-Punkt. Das bedeutet, dass die Ports fa0/1 und fa0/2 direkt mit benachbarten Switches verbunden sind.
Wenn ein Port mit einem Hub verbunden wäre, würde der Verbindungstyp als gemeinsam genutzt bezeichnet werden. Wir werden uns das später ansehen. Wenn ich den Befehl „show spanning-tree summary“ eingebe, um die zusammenfassenden Informationen anzuzeigen, sehen wir, dass sich dieser Switch im PVSTP-Modus befindet, gefolgt von einer Liste der nicht verfügbaren Portfunktionen.
Im Folgenden werden der Status und die Anzahl der Ports angezeigt, die VLAN1 bedienen: Blockieren 0, Abhören 0, Lernen 0, im STP-Modus befinden sich 2 Ports im Weiterleitungsstatus.
Bevor wir zum Schalter SW2 übergehen, werfen wir einen Blick auf die Einstellungen des Schalters SW1. Dazu verwenden wir denselben Befehl „show spanning-tree“.
Sie können sehen, dass die MAC-Adresse der Root-ID des Switches SW1 mit der von SW0 identisch ist, da alle Geräte im Netzwerk bei der Konvergenz dieselbe Adresse des Root-Bridge-Geräts erhalten, da sie der vom STP getroffenen Auswahl vertrauen Protokoll. Wie Sie sehen können, ist SW1 der Root-Switch, da die Root-ID- und Bridge-ID-Adressen identisch sind. Zusätzlich kommt die Meldung „Dieser Switch ist Root“.
Ein weiteres Zeichen für einen Root-Switch ist, dass er keine Root-Ports hat; beide Ports sind als Designated gekennzeichnet. Wenn alle Ports als Designated angezeigt werden und sich im Weiterleitungsstatus befinden, dann haben Sie einen Root-Switch.
Switch SW3 enthält ähnliche Informationen, und jetzt wechsle ich zu SW2, da sich einer seiner Ports im Blockierungsstatus befindet. Ich verwende den Befehl „show spanning-tree“ und wir sehen, dass die Root-ID-Informationen und der Prioritätswert mit denen der übrigen Switches identisch sind.
Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass einer der Ports alternativ ist. Lassen Sie sich nicht verwirren, der 802.1d-Standard nennt ihn Blocking Port, und in PVSTP wird ein blockierter Port immer als Alternative bezeichnet. Dieser alternative Fa0/2-Port befindet sich also in einem blockierten Zustand und der Fa0/1-Port fungiert als Root-Port.
Der blockierte Port befindet sich im Netzwerksegment zwischen Switch SW0 und Switch SW2, sodass wir keine Schleife bilden. Wie Sie sehen, nutzen die Switches eine P2P-Verbindung, da keine anderen Geräte mit ihnen verbunden sind.
Wir haben ein Netzwerk, das über das STP-Protokoll konvergiert. Jetzt nehme ich das Kabel und verbinde den Schalter SW2 direkt mit dem Pferdeschalter SW1. Danach werden alle SW2-Ports durch orangefarbene Markierungen gekennzeichnet.
Wenn wir den Befehl „show spanning-tree summary“ verwenden, sehen wir, dass sich die beiden Ports zunächst im Status „Listening“ befinden, dann in den Status „Learning“ wechseln und nach einigen Sekunden in den Status „Forwarding“ wechseln, während sich die Farbe der Markierung in ändert Grün. Wenn Sie nun den Befehl show spanning-tree ausführen, können Sie sehen, dass Fa0/1, der früher der Root-Port war, nun in den Blockierungszustand übergegangen ist und als alternativer Port bekannt geworden ist.
Der Fa0/3-Port, an den das Root-Switch-Kabel angeschlossen ist, wurde zum Root-Port und der Fa0/2-Port zum designierten Port. Werfen wir noch einmal einen Blick auf den laufenden Konvergenzprozess. Ich werde das SW2-SW1-Kabel abziehen und zur vorherigen Topologie zurückkehren. Sie können sehen, dass die SW2-Ports zunächst blockieren und wieder orange werden, dann nacheinander die Zustände „Listening“ und „Learning“ durchlaufen und schließlich im Status „Forwarding“ landen. In diesem Fall wird ein Port grün und der zweite, mit dem SW0-Switch verbundene, bleibt orange. Der Konvergenzprozess hat ziemlich lange gedauert, so hoch sind die Kosten für die STP-Arbeit.
Schauen wir uns nun an, wie RSTP funktioniert. Beginnen wir mit dem Schalter SW2 und geben in dessen Einstellungen den Befehl „Spanning-Tree Mode Rapid-PVST“ ein. Dieser Befehl hat nur zwei Parameteroptionen: pvst und rapid-pvst, ich verwende die zweite. Nach Eingabe des Befehls wechselt der Switch in den RPVST-Modus, dies können Sie mit dem Befehl show spanning-tree überprüfen.
Zu Beginn sehen Sie eine Meldung, dass das RSTP-Protokoll jetzt funktioniert. Alles andere blieb unverändert. Dann muss ich das Gleiche für alle anderen Geräte tun, und damit ist die RSTP-Einrichtung abgeschlossen. Schauen wir uns an, wie dieses Protokoll genauso funktioniert wie bei STP.
Ich verkabele den Switch SW2 wieder direkt mit dem Root-Switch SW1 – mal sehen, wie schnell die Konvergenz erfolgt. Ich gebe den Befehl „show spanning-tree summary“ ein und sehe, dass sich zwei Switch-Ports im Status „Blockieren“ befinden, einer im Status „Weiterleiten“.
Sie können sehen, dass die Konvergenz fast augenblicklich erfolgte, sodass Sie sehen können, wie viel schneller RSTP als STP ist. Als nächstes können wir den Spanning-Tree-Befehl portfast default verwenden, der alle Ports auf dem Switch standardmäßig in den Portfast-Modus versetzt. Dies ist relevant, wenn die meisten Switch-Ports Edge-Ports sind, die direkt mit Hosts verbunden sind. Wenn wir einen Nicht-Edge-Port haben, setzen wir ihn wieder auf den Spanning-Tree-Modus zurück.
Um die Arbeit mit VLAN zu konfigurieren, können Sie den Befehl „spanning-tree vlan <Nummer>“ mit den Parametern „priority“ (legt die Switch-Priorität für Spanning-Tree fest) oder „root“ (legt den Switch als Root fest) verwenden. Wir verwenden den Spanning-Tree-Befehl VLAN 1 Priority und geben als Priorität ein beliebiges Vielfaches von 4096 im Bereich von 0 bis 61440 an. Auf diese Weise können Sie die Priorität jedes VLANs manuell ändern.
Sie können den Spanning-Tree-VLAN-1-Root-Befehl entweder mit primären oder sekundären Optionen ausgeben, um den primären oder Backup-Root-Port für ein bestimmtes Netzwerk zu konfigurieren. Wenn ich Spanning-Tree-VLAN-1-Root-Primärport verwende, ist dieser Port der primäre Root-Port für VLAN1.
Ich gebe den Befehl „show spanning-tree“ ein und wir werden sehen, dass dieser Switch SW2 die Priorität 24577 hat. Die MAC-Adressen der Root-ID und der Bridge-ID sind gleich, was bedeutet, dass er jetzt zum Root-Switch geworden ist.
Sie können sehen, wie schnell die Konvergenz und der Rollenwechsel erfolgten. Jetzt werde ich den Haupt-Switch-Modus mit dem Befehl „no spanning-tree vlan 1 root Primary“ abbrechen, woraufhin seine Priorität auf den vorherigen Wert von 32769 zurückkehrt und die Rolle des Root-Switches wieder auf SW1 übergeht.
Mal sehen, wie Portfast funktioniert. Ich gebe den Befehl int f0 / 1 ein, gehe zu den Einstellungen für diesen Port und verwende den Spanning-Tree-Befehl, woraufhin das System die Parameterwerte auffordert.
Als nächstes verwende ich den Spanning-Tree-Befehl „Portfast“, der mit den Optionen „disable“ (deaktiviert Portfast für diesen Port) oder „trunk“ (aktiviert Portfast für diesen Port, auch im Trunk-Modus) eingegeben werden kann.
Wenn Sie Spanning-Tree Portfast eingeben, wird die Funktion einfach an diesem Port aktiviert. Der Spanning-Tree-Befehl bpduguard enable muss verwendet werden, um die BPDU Guard-Funktion zu aktivieren. Der Spanning-Tree-Befehl bpduguard disable deaktiviert diese Funktion.
Ich werde Ihnen schnell noch etwas sagen. Wenn für VLAN1 die Schnittstelle des Switches SW2 in Richtung SW3 blockiert ist, kann bei anderen Einstellungen für ein anderes VLAN, beispielsweise VLAN2, dieselbe Schnittstelle zum Root-Port werden. Somit kann das System einen Verkehrslastausgleichsmechanismus implementieren – in einem Fall wird dieses Netzwerksegment nicht verwendet, im anderen Fall wird es verwendet.
Ich werde zeigen, was passiert, wenn wir eine gemeinsame Schnittstelle haben, wenn wir einen Hub verbinden. Ich werde dem Diagramm einen Hub hinzufügen und ihn mit zwei Kabeln an den SW2-Switch anschließen.
Der Befehl show spanning-tree zeigt das folgende Bild an.
Fa0/5 (unterer linker Port des Switches) wird zum Backup-Port und Port Fa0/4 (unterer rechter Port des Switches) wird zum zugewiesenen designierten Port. Der Typ beider Ports ist gemeinsam oder gemeinsam genutzt. Dies bedeutet, dass das Hub-Switch-Schnittstellensegment ein gemeinsam genutztes Netzwerk ist.
Dank der Verwendung von RSTP haben wir eine Trennung in alternative und Backup-Ports erhalten. Wenn wir den SW2-Switch mit dem Spanning-Tree-Mode-Pvst-Befehl in den pvst-Modus schalten, werden wir sehen, dass die Fa0/5-Schnittstelle wieder in den alternativen Zustand gewechselt ist, da jetzt kein Unterschied zwischen dem Backup-Port und dem alternativen Port besteht.
Es war eine sehr lange Lektion, und wenn Sie etwas nicht verstehen, rate ich Ihnen, es noch einmal durchzugehen.
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Source: habr.com