华为生成树协议STP分析过程与配置方法.doc

华为生成树协议STP分析过程与配置方法
一、学习目的：
1、掌握配置STP的方法
2、掌握修改网桥优先级影响根选举的方法
3、掌握修改端口优先级影响根端口与指定端口选举的方法
4、掌握配置RSTP的方法
5、掌握STP与RSTP的互相兼容问题
6、掌握配置MSTP实现不同vlan负载均衡的方法
7、掌握MSTP与STP的互相兼容问题
8、掌握生成树中的保护方法
二、重点命令
1、启动stp
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1. stp enable   
2. stp mode stp  

2、查看stp状态
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1. dis stp  
2. dis stp brief  

3、指定stp主根和备根
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1. stp root primary   
2. stp root secondary  

4、手工指定根桥优先级
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1. stp priority 4096（4096的倍数）  

5、指定RP
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1. int g0/0/10  
2.  stp port priority 16（16的倍数）  

6、指定DP
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1. int g0/0/24  
2.  stp cost 2023000  

7、启动rstp
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1. stp enable   
2. stp mode rstp  

8、配置mstp
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1. stp enable   
2. stp mode mstp  
3. stp region-configuration   
4.  region-name RG1  
5.  instance 1 vlan 1 to 10  
6.  instance 2 vlan 11 to 20  
7.  active region-configuration   

9、查看mstp实例配置
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1. display stp region-configuration  

10、配置mstp的多实例优先级
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1. stp instance 1 priority 4096  
2. stp instance 2 priority 8192  

11、配置指定端口保护
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1. 配置在根桥的DP口上  
2. int g0/0/1  
3.  stp root-protection  

12、配置边沿端口保护
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1. 配置在接入服务器的端口  
2. int g0/0/10   
3.  stp edged-port enable   

13、配置环路保护
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1. 配置在非根桥互换机的上联口  
2. int g0/0/13   
3.  stp loop-protection   

三、实验过程
1、实验拓扑

2、STP配置及验证
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1. SW1-SW4:  
2. stp enable   
3. stp mode stp  

查看stp状态：
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1. SW1-SW4  
2. dis stp  
3. dis stp brief  

由图中我可以看出整个stp情况，如下图:

3、将SW1配置成主根网桥，将SW2配置成备份根网桥
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1. SW1：  
2. [SW1]stp root primary   
3.   
4. SW2：  
5. [SW2]stp root secondary  

在看下SW1和SW2的stp状态，可以看到设立成主根的priority为0，备根的priority为4096。

此时4台设备的生成树如下图：

4、手工指定优先级，使得SW2为主根，SW1为备根
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1. SW1：  
2. [SW1]undo stp root  
3. [SW1]stp priority 8192  
4.   
5. SW2：  
6. [SW2]undo stp root  
7. [SW2]stp priority 4096  

再看下SW1和SW2的STP状态。

5、根端口选举控制
由于上一步把SW2设立成了根桥，所以SW1和SW2互联的两个口一定有一个属于ALTE状态，如下图：

可以发现9口是根端口，端口优先级默认是128，数值越小优先级越高，假如我们希望10端口变为根端口，怎么做？
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1. SW2：  
2. [SW2]int g0/0/10  
3. [SW2-GigabitEthernet0/0/10]stp port priority 16  

此时再看SW1上的stp端口状态，10端口已经变成了RP。

6、指定端口选举控制
先看一下SW3的int g0/0/1以及SW4的int g0/0/24的端口stp状态
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1. [SW3]dis stp int g0/0/1  

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1. [SW4]dis stp int g0/0/24  

现在需求把SW3的G0/0/1变成指定端口：
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1. SW4：  
2. [SW4]int g0/0/24  
3. [SW4-GigabitEthernet0/0/24]stp cost 2023000  

再看SW3的int g0/0/1以及SW4的int g0/0/24的端口stp状态，SW3的int g0/0/1变成了指定端口

7、STP的收敛速度
先在SW1和SW2上分别配置一个SVI口
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1. SW1:  
2. [SW1]int vlan 1  
3. [SW1-Vlanif1]ip add 1.1.1.1 255.255.255.0  
4. SW2:  
5. [SW2]int vlan 1  
6. [SW2-Vlanif1]ip add 1.1.1.2 255.255.255.0  

看一下SW1的stp状态，9口block，10口root，此时在SW1上长pingSW2，并中断SW2的10口

我记了一下时间，大约中断了30秒钟，可见stp的收敛时间非常的慢，在对中断时间有极其严格规定的生产环节中不太适合。

8、RSTP配置
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1. SW1-SW4  
2. stp mode rstp  

9、验证rstp的收敛时间
仍然在SW1上长pingSW2，并中断SW2的10口，仅仅丢了一个包，中断在1-2秒钟左右。

10、STP和RSTP兼容
将SW1模式更改为stp：
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1. SW1：  
2. [SW1]stp mode stp  

 看一下此时SW1的stp状态，和RSTP时一致；

再次关闭SW2的10口，验证此时的收敛情况，发现仍然中断了30秒

所以RSTP兼容STP，但是收敛方式以STP模式运营。

11、MSTP配置和验证
通过mstp可以实现多vlan下的负载，先创建vlan2到20，并配置trunk。
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1. SW1：  
2. [SW1]vlan batch 2 to 20  
3. [SW1]int g0/0/9  
4. [SW1-GigabitEthernet0/0/9]port link-type trunk  
5. [SW1-GigabitEthernet0/0/9]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
6. [SW1]int g0/0/10  
7. [SW1-GigabitEthernet0/0/10]port link-type trunk  
8. [SW1-GigabitEthernet0/0/10]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
9. [SW1]int g0/0/13  
10. [SW1-GigabitEthernet0/0/13]port link-type trunk  
11. [SW1-GigabitEthernet0/0/13]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
12. [SW1]int g0/0/14  
13. [SW1-GigabitEthernet0/0/14]port link-type trunk  
14. [SW1-GigabitEthernet0/0/14]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
15.   
16. SW2：  
17. [SW2]vlan batch 2 to 20  
18. [SW2]int g0/0/9  
19. [SW2-GigabitEthernet0/0/9]port link-type trunk  
20. [SW2-GigabitEthernet0/0/9]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
21. [SW2]int g0/0/10  
22. [SW2-GigabitEthernet0/0/10]port link-type trunk  
23. [SW2-GigabitEthernet0/0/10]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
24. [SW2]int g0/0/13  
25. [SW2-GigabitEthernet0/0/13]port link-type trunk  
26. [SW2-GigabitEthernet0/0/13]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
27. [SW2]int g0/0/14  
28. [SW2-GigabitEthernet0/0/14]port link-type trunk  
29. [SW2-GigabitEthernet0/0/14]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
30.   
31. SW3：  
32. [SW3]vlan batch 2 to 20  
33. [SW3]int g0/0/1  
34. [SW3-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk  
35. [SW3-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
36. [SW3]int g0/0/13  
37. [SW3-GigabitEthernet0/0/13]port link-type trunk  
38. [SW3-GigabitEthernet0/0/13]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
39. [SW3]int g0/0/23  
40. [SW3-GigabitEthernet0/0/23]port link-type trunk  
41. [SW3-GigabitEthernet0/0/23]port trunk allow-pass vlan 1 to 2  
42.   
43. SW4：  
44. [SW4]vlan batch 2 to 20  
45. [SW4]int g0/0/1  
46. [SW4-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk  
47. [SW4-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
48. [SW4]int g0/0/14  
49. [SW4-GigabitEthernet0/0/14]port link-type trunk  
50. [SW4-GigabitEthernet0/0/14]port trunk allow-pass vlan 1 to 20  
51. [SW4]int g0/0/24  
52. [SW4-GigabitEthernet0/0/24]port link-type trunk  
53. [SW4-GigabitEthernet0/0/24]port trunk allow-pass vlan 1 to 2  

配置mstp，定义vlan1-10属于instance 1，vlan11-20属于instance 2
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1. SW1：  
2. [SW1]stp mode mstp  
3. [SW1]stp region-configuration   
4. [SW1-mst-region]region-name RG1  
5. [SW1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 10  
6. [SW1-mst-region]instance 2 vlan 11 to 20  
7. [SW1-mst-region]active region-configuration   
8. SW2：  
9. [SW2]stp mode mstp  
10. [SW2]stp region-configuration   
11. [SW2-mst-region]region-name RG1  
12. [SW2-mst-region]instance 1 vlan 1 to 10  
13. [SW2-mst-region]instance 2 vlan 11 to 20  
14. [SW2-mst-region]active region-configuration   
15. SW3：  
16. [SW3]stp mode mstp  
17. [SW3]stp region-configuration   
18. [SW3-mst-region]region-name RG1  
19. [SW3-mst-region]instance 1 vlan 1 to 10  
20. [SW3-mst-region]instance 2 vlan 11 to 20  
21. [SW3-mst-region]active region-configuration   
22. SW4：  
23. [SW4]stp mode mstp  
24. [SW4]stp region-configuration   
25. [SW4-mst-region]region-name RG1  
26. [SW4-mst-region]instance 1 vlan 1 to 10  
27. [SW4-mst-region]instance 2 vlan 11 to 20  
28. [SW4-mst-region]active region-configuration   

查看mstp实例配置

配置vlan负载
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1. SW1：  
2. [SW1]stp instance 1 priority 4096  
3. [SW1]stp instance 2 priority 8192  
4.   
5. SW2：  
6. [SW2]stp instance 1 priority 8192  
7. [SW2]stp instance 2 priority 4096  

查看mstp实例状态信息，SW1为实例1的根桥，SW2为实例2的根桥。

查看端口mstp状态

根据上面截图可以看出，假如SW1和SW2为两个汇聚互换机，SW3和SW4为两台接入互换机，那么SW3上vlan1-10上的流量通过g0/0/13口到SW1，SW3上vlan11-20的流量通过g0/0/23口到SW2，当然SW4也类似，这样所有vlan1-10的流量都会走到SW1,所有vlan11-20的流量都会走到SW2，这样实现了链路的负载，也实现了汇聚互换机根桥的负载，当然vrrp的active也要随着mstp多实例同步完毕才干起到真正负载的作用。

12、mstp和stp兼容性
为了使得实验简朴明了，先关掉一些不必要的端口
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1. SW1：  
2. [SW1]int g0/0/10  
3. [SW1-GigabitEthernet0/0/10]shutdown  
4. [SW1]int g0/0/14  
5. [SW1-GigabitEthernet0/0/14]shutdown  
6. SW2：  
7. [SW2]int g0/0/13  
8. [SW2-GigabitEthernet0/0/13]shutdown   

将SW4stp模式更改为stp模式
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1. [SW4]undo stp region-configuration   
2. [SW4]stp mode stp  

看一下此时sw4的stp状态，发现运营了STP的SW4和运营MSTP的SW1、SW2、SW3中的实例0共同计算CIST。

再看一下SW2的stp状态，发现SW2为CIST的总根（实例0的根）

现在将SW4的stp priority设立为4096
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1. [SW4]stp priority 4096  

再看下SW4的stp状态，发现SW4的口都变成了DP，此时SW4变成了CIST的总根

13、配置指定端口保护
根据上一步的操作，现在SW4已经是总根，priority为4096，但是此时假如有一台互换机是从别的地方下线的互换机，管理员尚未清除它的配置，此互换机中priority更加小，这样这台设备就会把总根抢占过去，从而导致stp收敛以及网络丢包。在这种情况下，假如根桥的端口上配置了保护策略，就会防止这种情况。
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1. [SW4]int g0/0/1  
2. [SW4-GigabitEthernet0/0/1]stp root-protection  
3. [SW4]int g0/0/24      
4. [SW4-GigabitEthernet0/0/24]stp root-protection   

此时我们将SW2的stp优先级设立为0，看是否会抢占根桥
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1. [SW2]stp instance 0 priority 0  

如下图，我们发现SW4仍然是实例0的根

14、配置边沿端口保护
在正常的网络中，接入互换机的接口需要配置成边沿端口，由于接入互换机往往只会接服务器，不会收到BPDU，一旦有互换机接入了边沿接口，边沿接口就会收到BPDU，此时就会自动关闭此接口。
先将SW1的G0/0/10口打开，然后配置上边沿保护，并在全局下启动bpdu保护
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1. [SW1]int g0/0/10      
2. [SW1-GigabitEthernet0/0/10]undo shutdown   
3. [SW1-GigabitEthernet0/0/10]stp edged-port enable   
4. [SW1-GigabitEthernet0/0/10]quit  
5. [SW1]stp bpdu-protection   

此时立刻收到告警，如下图，G0/0/10口被关闭了，因素是收到了bpdu packet

再看下此时G0/0/10口的状态，显示是Administratively DOWN。

假如此时我再次去手工up这个接口，发现仍然是会收到上图中的告警，所以要希望这个接口up，就不能接互换机，或者你可以拟定新的互换机接入这个口以后不会产生环路，这时候可以把接口下的端口保护命令删除，再起up端口即可，一般接入互换机都是在一个开放环境中，通常不可控，因此建议安全起见都配置边沿端口保护。
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1. [SW1]int g0/0/10  
2. [SW1-GigabitEthernet0/0/10]stp edged-port disable  
3. [SW1-GigabitEthernet0/0/10]undo shutdown  

此时在看下G0/0/10接口的状态，发现已经up了

15、配置环路保护
在平常的网络环境中，互换机依靠不断接受上游互换机发送的bpdu，互换机可以维持根端口（RP）以及阻塞端口（Alternete port），但是由于链路拥塞或者单向链路故障，这些端口有也许会收不到上游互换机发送的BPDU。此时互换机会重新选择根端口，根端口会转变为指定端口，而阻塞端口也会转变为forwarding的状态，这时互换机就会出现环路。
环路保护功能会克制这种环路的产生。在启动了环路保护功能后，假如根端口或阻塞端口长时间收不到来自上游的bpdu，则向网管发出告知信息，根端口会进入Discarding状态，而阻塞端口会继续保持阻塞状态，从而不会出现环路。
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1. [SW3]int g0/0/13      
2. [SW3-GigabitEthernet0/0/13]stp loop-protection   

这时再来看一下SW3的stp状态，可以看到G0/0/13口的环路保护状态

到这里，生成树相关的实验就完毕了，这些实验中也许并没有太多的解释三种生成树协议的原理细节，实验重要侧重点还是一些操作以及现象的观测，更容易去理解理论知识，关于三种生成树协议的原理，会在我的另一个系列关于协议解读的具体介绍。