Cisco 200-125 CCNA v3.0 Träning. Dag 37. STP: val av Root Bridge, funktionerna PortFast och BPDU guard. Del 2

Antag att STP är i ett konvergensläge. Vad händer om jag tar en kabel och ansluter switch N direkt till rot-switchen A? Rot-Bryggan kommer att 'se' att den fått en ny aktiv port och skicka en BPDU genom den.

Switch N, som får denna ram med kostnaden noll, kommer att fastställa kostnaden för vägen genom den nya porten som 0 + 19 = 19, medan kostnaden för dess root port är 76. Efter detta kommer porten på switch N, som tidigare varit disabled, att genomgå alla faser av transition och växla till forwarding-läge efter 50 sekunder. Om andra enheter är anslutna till denna switch kommer de att förlora anslutningen till rot-switchen och nätverket i stort under de 50 sekunderna.

På samma sätt gör switch G, som får en BPDU-ram från switch N med ett meddelande om kostnad 19. Den ändrar kostnaden för sin tilldelade port till 19 + 19 = 38 och omdistribuerar den som sin nya root port, eftersom kostnaden för dess tidigare Root Port var 57, vilket är större än 38. Återigen kommer alla faser av portomdistribuering att starta och ta 50 sekunder, och slutligen kommer hela nätverket att kollapsa.

Låt oss nu se vad som skulle hända i en liknande situation med hjälp av RSTP. Rot-switchen kommer på samma sätt att skicka en BPDU till den anslutna switchen N, men omedelbart efter det blockera sin port. När switch N får denna ram kommer den att fastställa att denna väg har en lägre kostnad än dess root port och omedelbart blockera den. Därefter kommer N att skicka ett Proposal till rot-switchen med begäran om att öppna den nya porten, eftersom dess kostnad är lägre än kostnaden för den redan existerande root-porten. När rot-switchen accepterar begäran kommer den att låsa upp sin port och skicka ett Agreement till switch N, varefter sistnämnda gör den nya porten till sin root-port.

Tack vare mekanismen Proposal/Agreement kommer omdistribueringen av root-porten att ske praktiskt taget omedelbart, och alla enheter anslutna till switch N kommer inte att förlora anslutningen till nätverket.
Genom att tilldela en ny Root Port kommer switch N att omvandla den gamla root-porten till en alternativ port. Detsamma kommer att hända med switch G – den kommer att utbyta Proposal/Agreement-meddelanden med switch N, tilldela en ny root-port och blockera de övriga portarna. Sedan kommer processen att fortsätta i nästa nätverkssegment med switch F.

Switch F, efter att ha analyserat kostnaderna, kommer att se att vägen till roten switchen via den nedre porten kostar 57, medan den redan existerande vägen via den övre porten kostar 38, och kommer att lämna allt som det är. När switch G får veta detta kommer den att blockera porten som är riktad mot F och börja vidarebefordra trafik till roten switchen via den nya vägen G-H-A.

Så länge switch F inte får förslag/överenskommelse från switch G kommer den att hålla sin nedre port blockerad för att förhindra bildandet av loopar. Således ser ni att RSTP är en mycket snabb protokoll som inte skapar problem i nätverket, som STP gör.
Nu går vi vidare till att granska kommandon. Du måste gå in i switchens globala konfigurationsläge och välja PVST eller RPVST-läget med kommandot spanning-tree mode . Sedan måste du bestämma hur du ska ändra prioriteten för en specifik VLAN. Detta görs med kommandot spanning-tree vlan priority . Från den senaste videolektionen borde du minnas att prioriteten är ett tal som är ett multipel av 4096, och som standard är detta nummer 32768 plus VLAN-nummret. Om du valt VLAN1, så blir prioriteten som standard 32768+1= 32769.

Varför kan det vara nödvändigt att ändra prioriteten för nätverken? Vi vet att BID består av ett numeriskt prioriteringsvärde och MAC-adressen. MAC-adressen för en enhet kan inte ändras, den har ett konstant värde, så endast prioriteringsvärdet kan ändras.

Anta att det finns ett stort nätverk där alla Cisco-enheter är anslutna i en cirkulär konfiguration. Här är PVST aktiverat som standard, så systemet kommer att välja roten switchen. Om alla enheter har samma prioritet, kommer fördelen att gå till switchen med den äldsta MAC-adressen. Men detta kan vara en 10-12 år gammal switch av en gammal modell, som till och med saknar kraft och kapacitet att 'ledda' ett så omfattande nätverk.
Samtidigt kan det finnas en ny switch i ditt nätverk som kostar flera tusen dollar, som på grund av ett högre MAC-adressvärde är tvungen att 'underordna' sig den gamla switchen som kostar ett par hundra dollar. Om den gamla switchen blir den rotade switchen, indikerar det ett allvarligt designfel i nätverket.

Därför måste du gå in i inställningarna för den nya switchen och ge den ett minimalt prioriteringsvärde, till exempel 0. När VLAN1 används kommer det totala prioriteringsvärdet att bli 0+1=1, och alla andra enheter kommer konstant att betrakta den som rot-switch.

Föreställ dig nu en situation där rot-switchen av någon anledning blir otillgänglig. Du kanske vill att en specifik switch med bättre nätverksfunktioner ska bli den nya rot-switchen istället för vilken switch som helst med lägre prioritet. I så fall används kommandot i inställningarna för Root Bridge för att tilldela primära och sekundära rot-switchar: spanning-tree vlan root . Prioritetsvärdet för den primära switchen kommer att bli 32768 – 4096 – 4096 = 24576. För den sekundära switchen beräknas det enligt formeln 32768 – 4096 = 28672.

Du behöver inte ange dessa siffror manuellt – systemet gör det automatiskt åt dig. Så rot-switchen kommer att vara den med prioritet 24576, och om den blir otillgänglig – switchen med prioritet 28672, förutsatt att prioriteten för alla andra switchar som standard är minst 32768. Så här ska du göra om du inte vill att systemet automatiskt ska tilldela en rot-switch.

Om du vill se inställningarna för STP-protokollet måste du använda kommandot show spanning-tree summary. Låt oss nu gå igenom alla ämnen vi har studerat idag med hjälp av Packet Tracer. Jag använder en nätverkstopologi med 4 switchar av modell 2690, vilket inte spelar någon roll eftersom alla Cisco-switchar stödjer STP. De är anslutna till varandra så att nätverket bildar en sluten krets.

Som standard arbetar Cisco-enheter i PSTV+-läge, vilket betyder att varje port behöver högst 20 sekunder för konvergens. Simuleringspanelen gör det möjligt att visa trafiköverföring och se hur de skapade nätverksparametrarna fungerar.

Du ser vad en STP BPDU-ram består av. Om du ser beteckningen version 0, betyder det att du har STP framför dig eftersom RSTP använder version 2. Här ges också värdet för Root ID, som består av prioritet och MAC-adress för rot-switchen, samt ett motsvarande värde för Bridge ID.

Dessa värden är lika, eftersom kostnaden för vägen till rotbryggan för SW0 är 0, vilket innebär att den själv är rotbryggan. Därför, efter att switcharna slogs på genom användning av STP, gjordes automatiskt valet av Root Bridge och nätverket började fungera. Du ser att för att förhindra loopar har den övre porten Fa0/2 på switchen SW2 satts i Blocking-läge, vilket indikerar med den orange färgen på markören.

Låt oss gå till konfigurationskonsolen för switchen SW0 och använda ett par kommandon. Det första är kommandot show spanning-tree, efter att ha skrivit in det kommer vi att se information om PSTV+-läget för VLAN1-nätverket. Om vi använder flera VLAN, kommer en ytterligare informationsblock att visas längst ner i fönstret för det andra och eventuella efterföljande nätverk.

Du ser att STP-protokollet är tillgängligt enligt IEEE-standarden, vilket innebär användning av PVSTP+. Teknisk sett är det inte en standard .1d. Här ges också information om Root ID: prioritet 32769, MAC-adressen för rot-enheten, kostnad 19 osv. Därefter följer information om Bridge ID, där värdet på prioritet 32768 +1 avkodas, och en annan MAC-adress följer. Som du ser, jag hade fel — switchen SW0 är inte rotbryggan, rotbryggan har en annan MAC-adress som anges i Root ID-inställningarna. Jag tror att det beror på att SW0 mottagit en BPDU-ram med information om att någon switch i nätverket har större förutsättningar att spela rollen som rot. Det kommer vi att titta närmare på nu.

(översättarens anmärkning: Root ID – identifieraren för rotbryggan, densamma för alla enheter i samma VLAN-nätverk som kör STP-protokollet, Bridge ID – identifieraren för den lokala switchen inom Root Bridge, som kan vara olika för olika switchar och olika VLAN).

Ytterligare en omständighet som indikerar att SW0 inte är rotbryggan – är att rotbryggan inte har någon Root Port, och i detta fall finns både Root Port och Designated Port, som befinner sig i forwarding-läge. Du ser också typen av anslutning p2p, eller 'punkt-till-punkt'. Detta betyder att portarna fa0/1 och fa0/2 är direkt kopplade till angränsande switchar.
Om en port var ansluten till hubben, skulle typ av anslutning betecknas som shared, vilket vi kommer att titta närmare på senare. Om jag skriver kommandot för att visa sammanfattande information show spanning-tree summary, ser vi att denna switch är i PVSTP-läge, följt av en enum av portar utan tillgängliga funktioner.

Nedan visas status och antal portar som betjänar VLAN1: blocking 0, listening 0, learning 0, i forwarding-läge är 2 portar i STP.
Innan vi går till switchen SW2, låt oss titta på inställningarna för switchen SW1. För detta använder vi samma kommando show spanning-tree.

Du ser att MAC-adressen för Root ID på switchen SW1 är densamma som den på SW0, eftersom alla enheter i nätverket vid sammanslagningen får samma Root Bridge-adress eftersom de litar på valet som gjorts av STP-protokollet. Som du ser är SW1 rot-switch, eftersom Root ID och Bridge ID adresserna matchar. Dessutom finns det ett meddelande här "denna switch är rot-switch".

En annan indikator på en rot-switch är att den inte har några Root-portar; båda portarna betecknas som Designated. Om alla portar visas som Designated och är i forwarding-läge, har du en rot-switch.

Switchen SW3 innehåller liknande information, och nu går jag över till SW2 eftersom en av dess portar är i Blocking-läge. Jag använder kommandot show spanning-tree och vi ser att Root ID-informationen och prioritetvärdet är desamma som för de andra switcharna.
Det anges vidare att en av portarna är Alternative. Låt inte detta förvirra dig; standarden 802.1d kallar detta Blocking Port, medan i PVSTP betecknas en blockerad port alltid som Alternative. Således är denna alternativa Fa0/2-port i blockerad status, medan port Fa0/1 fungerar som Root Port.

Den blockerade porten ligger i nätverkssegmentet mellan switchen SW0 och switchen SW2, vilket förhindrar att vi får en loop. Som du ser använder switcharna p2p-anslutning, eftersom inga andra enheter är anslutna till dem.

Vi har ett nätverk som konvergerar via STP-protokollet. Nu tar jag en kabel och ansluter switchen SW2 direkt till rot-switchen SW1. Efter det kommer alla portar på SW2 att markeras med orange indikatorer.

När vi använder kommandot show spanning-tree summary ser vi att två portar först är i tillståndet Listening, sedan går de över till tillståndet Learning och efter några sekunder till Forwarding, samtidigt som markörens färg ändras till grön. Om vi nu skriver kommandot show spanning-tree ser vi att Fa0/1, som tidigare var Root-porten, nu har gått över till blockering och kallas nu Alternative-port.

Port Fa0/3, till vilken kabeln från den rotande switchen är ansluten, har blivit Root-port, medan port Fa0/2 har blivit Designated-port. Låt oss gå igenom konvergensprocessen igen. Jag kopplar bort kabeln mellan SW2 och SW1 och går tillbaka till den tidigare topologin. Ni ser att portarna på SW2 först blockeras och blir orangea igen, därefter går de successivt genom tillstånden Listening och Learning och hamnar i Forwarding. Vid detta tillfälle blir en port grön medan den andra, ansluten till switchen SW0, förblir orange. Konvergensprocessen tog en ganska lång tid, vilket är en kostnad för STP:s arbete.

Nu ska vi titta på hur RSTP fungerar. Vi börjar med switchen SW2 och skriver kommandot spanning-tree mode rapid-pvst i dess inställningar. Detta kommando har endast två alternativ: pvst och rapid-pvst, jag använder det andra. Efter att kommandot har skrivits går switchen in i RPVST-läget, vilket kan kontrolleras med kommandot show spanning-tree.

I början ser du ett meddelande om att RSTP-protokollet nu är aktiverat. Allt annat kvarstår oförändrat. Sedan måste jag göra samma sak för alla andra enheter, och då är RSTP-konfigurationen klar. Låt oss se på hur detta protokoll fungerar, precis som vi gjorde med STP.

Jag kopplar återigen switchen SW2 direkt till rotande switchen SW1 – låt oss se hur snabbt konvergensen sker. Jag skriver kommandot show spanning-tree summary och ser att två portar på switchen är i Blocking-tillstånd, och en i Forwarding-tillstånd.

Ni ser att konvergensen skedde praktiskt taget omedelbart, så ni kan bedöma hur mycket snabbare RSTP är jämfört med STP. Vi kan sedan använda kommandot spanning-tree portfast default, vilket kommer att ställa in alla switchportar i portfast-läge som standard. Detta är relevant om de flesta portarna på switchen är Edge-portar som är direkt anslutna till värdar. Om vi har någon port som inte är en Edge-port, ställer vi tillbaka den till spanning-tree-läget.

För att konfigurera VLAN-användning kan du använda kommandot spanning-tree vlan med parametrarna priority (anger switchens prioritet för spanning-tree) eller root (utser switchen till rot). Vi använder kommandot spanning-tree vlan 1 priority, där vi anger ett valfritt nummer som är ett multipel av 4096, inom intervallet 0 till 61440. På så sätt kan du manuellt ändra prioriteten för vilket VLAN som helst.

Du kan skriva kommandot spanning-tree vlan 1 root med parametrarna primary eller secondary för att konfigurera en primär eller reserv root-port för det specifika nätverket. Om jag använder spanning-tree vlan 1 root primary, kommer denna port att bli den primära rotporten för nätverket VLAN1.

Jag kommer att skriva kommandot show spanning-tree, och vi ser att denna switch SW2 har prioriteten 24577, Root ID och Bridge ID MAC-adresserna matchar, vilket innebär att den nu har blivit rot-switch.

Du kan se hur snabbt konvergensen och rollbytet av switcharna inträffade. Nu kommer jag att återkalla root-switch-läget med kommandot no spanning-tree vlan 1 root primary, varefter dess prioritet kommer att återgå till det tidigare värdet 32769, och rollen som root-switch övergår åter till SW1.

Låt oss se hur portfast fungerar. Jag kommer att ange kommandot int f0/1, gå in i inställningarna för denna port och använda kommandot spanning-tree, varefter systemet kommer att ge förslag på parametrarnas värden.

Därefter använder jag kommandot spanning-tree portfast, vilket kan anges med parametrarna disable (stänger av portfast-funktionen för denna port) eller trunk (aktiverar portfast-funktionen för denna port även i trunk-läge).

Om du skriver spanning-tree portfast, så aktiveras funktionen helt enkelt på denna port. För att aktivera funktionen BPDU Guard måste du använda kommandot spanning-tree bpduguard enable, kommandot spanning-tree bpduguard disable stänger av denna funktion.

Jag ska snabbt berätta om en annan sak. Om för VLAN1 switchporten på SW2 mot SW3 blockeras, kan denna port, med andra inställningar för ett annat VLAN, till exempel VLAN2, bli en rot-port. Därigenom kan systemet implementera en belastningsbalanseringsmekanism – i ett fall används inte detta nätverkssegment, medan det i ett annat används.

Jag ska visa vad som händer när vi får en shared-port vid anslutning av en hub. Jag kommer att lägga till en hub i schemat och ansluta den till switchen SW2 med två kablar.

Kommandot show spanning-tree kommer att visa följande bild.

Fa0/5 (vänstra nedre porten på switchen) blir backup-port, medan port Fa0/4 (höger nedre port på switchen) blir den tilldelade designated-porten. Båda portarnas typ är gemensam, eller shared. Detta betyder att segmentet av hub-switchens gränssnitt är ett gemensamt nätverk.

Genom användning av RSTP har vi fått en uppdelning mellan alternativ och backup-portar. Om vi sätter switchen SW2 i pvst-läge med kommandot spanning-tree mode pvst, kommer vi att se att gränssnittet Fa0/5 återigen har gått över till tillståndet Alternative, för det finns för närvarande ingen skillnad mellan backup-port och alternativ-port.

Det här var en väldigt lång lektion, och om du inte förstod något, rekommenderar jag att du ser över den igen.

Tack för att ni stannar med oss. Gillar ni våra artiklar? Vill ni se mer intressant material? Stöd oss genom att göra en beställning eller rekommendera oss till vänner, 30% rabatt för Habr-användare på vårt unika alternativ till entry-level servrar, som vi har designat för er: Allt om VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 kärnor) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps från $20, eller hur man korrekt delar upp en server? (alternativ med RAID1 och RAID10 finns tillgängliga, upp till 24 kärnor och upp till 40GB DDR4).

Dell R730xd till halva priset? Bara hos oss 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100TB från $199 i Nederländerna! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — från $99! Läs om Hur man bygger en företagsinfrastruktur med Dell R730xd E5-2650 v4-servrar som kostar 9000 euro för en bråkdel?

Källa: habr.com