《中职网络》生成树协议之改变阻塞端口

2025-01-08

生成树协议之改变阻塞端口

生成树协议选举规则

生成树协议（STP）通过一系列选举规则来构建一个无环路的网络拓扑结构，确保网络中的数据包能够顺利传输，避免出现广播风暴等问题。其选举规则如下：

1. 选举根桥

依据：网桥 ID 值最小的交换机被选为根桥。
结果：其他交换机则为非根桥。

2. 非根桥上选举根端口

依据：到根桥费用最少的端口被选为根端口。
费用相同情况：
- 所连网桥 ID 小的端口为根端口。
- 所连网桥 ID 相同且费用也一样时，所连网桥上端口 ID 小的端口为根端口。

3. 每一个网段选举指定端口

依据：去往根桥费用少的端口被选为指定端口。
费用相同情况：所连网桥 ID 小的端口为指定端口。

4. 选举阻塞端口

依据：环路中，既不是根端口，也不是指定端口的交换机端口被阻塞。
结果：环路就变成了树状结构，从而避免了环路带来的问题。

查看生成树选举结果

1. Switch4 上查看生成树

结果：自己就是根桥。

2. Switch2 上查看生成树

结果：F0/4 是根端口，F0/2 被阻塞。

3. Switch0 上查看生成树

结果：F0/6 是根端口，F0/5 被阻塞，根桥是 Switch4。

修改接口费用实现改变阻塞端口

要求

将阻塞端口改变为 Switch1 的 F0/2 接口和 Switch0 的 F0/6 接口。

实现步骤

1. 修改 Switch1 的 F0/1 接口费用

操作：将 Switch1 的 F0/1 接口的 cost 值改为 57。
命令：spanning-tree vlan 1 cost 57
结果：这样 Switch1 的两个端口去往根桥的费用都是 57，由于 F0/2 接口连接的网桥 ID 值大而被阻塞。

2. 修改 Switch0 的 F0/5 接口费用

操作：在 Switch0 的 F0/5 接口下将接口的费用改为小于 19。
命令：spanning-tree vlan 1 cost 4
结果：由于 Switch0 的 F0/5 接口去往根桥的费用小，成为根端口，而 F0/6 接口既不是根端口也不是指定端口，从而被阻塞。

不改变接口 cost 值实现改变阻塞端口

要求

将阻塞端口改变为 Switch1 的 F0/2 接口和 Switch0 的 F0/6 接口。

实现步骤

1. 修改交换机优先级值

依据：优先级值按 Switch3 < Switch4 < Switch2 进行设置。
结果：就能实现将阻塞端口改变为 Switch1 的 F0/2 接口。

2. 修改 Switch3 接口的优先级值

操作：修改 Switch3 接口的优先级值。
具体方法：
- F0/10 接口的优先级改大。
- F0/11 接口的优先级值改小。
命令示例：
- int f0/10
- spanning-tree vlan 1 port-priority 144
注意：接口优先级的修改增量为 16，修改范围为 0-240。
结果：可以实现 Switch0 的 F0/6 接口被阻塞。

通过以上方法，我们可以灵活地调整生成树协议中的阻塞端口，以满足不同的网络需求和优化网络性能。

生成树协议解决网络环路问题

生成树协议简介

生成树协议（STP）是一种网络协议，旨在解决网络环路问题。它通过交换网桥的桥协议数据单元（BPDU），经过计算，使环状网络变成树状结构，从而避免数据包在网络中无限循环，导致广播风暴等问题。

生成树协议的特点

自动断开环路：生成树协议会自动检测并断开网络中的环路，确保网络的稳定运行。
默认开启：生成树协议默认是开启的，但也可以根据需要手动关闭。
多种模式：生成树协议有多种模式，包括 STP、MSTP、PVST、Rapid-PVST 等，以适应不同的网络环境和需求。

交换机与生成树协议

交换机的基本概念

交换机：多端口的网桥，用于连接多个网络设备，实现数据包的交换和转发。
网桥 ID：每个网桥有一个唯一的 ID，由桥优先级（Bridge Priority）和 MAC 地址组成。ID = Bridge Priority + MAC Address。
桥优先级：默认值为 32768，可以修改；MAC 地址不能修改。

链路费用（Cost）

定义：每条链路都有费用（cost），用于衡量链路的传输代价。
标准费用：100M 线路的费用为 19，1G 的链路费用为 4。

生成树的选举规则

1. 选举根桥

依据：网桥 ID 值最小的交换机被选举为根桥。
结果：其他交换机为非根桥。

2. 非根桥上选举根端口

依据：到根桥费用最少的端口被选为根端口。
费用相同情况：
- 所连网桥 ID 小的端口为根端口。
- 所连网桥 ID 相同且费用也一样时，所连网桥上端口 ID 小的端口为根端口。

3. 每一个网段选举指定端口

依据：去往根桥费用少的端口被选为指定端口。
费用相同情况：所连网桥 ID 小的端口为指定端口。

4. 选举阻塞端口

依据：环路中，既不是根端口，也不是指定端口的交换机端口被阻塞。
结果：环路就变成了树状结构。

网络环境示例

网络环境 1

ID 计算：ID = Priority + Address
交换机 ID 对比：
- Switch7 的 ID 最小
- Switch5 的 ID 中等
- Switch6 的 ID 最大

网络环境 2

根桥选举：Switch2 的 ID 最小，成为根桥。
非根桥选举根端口：
- Switch1 的两个接口到根桥费用一样，但 Switch3 的 ID 小于 Switch0 的 ID，所以 Switch1 的 F0/2 称为根端口，阻塞 F0/1。
网段选举指定端口：
- Switch4 的两个口到根桥费用一样，所连网桥的 ID 也一样，但所连网桥的 F0/11 端口的 ID 小于 F0/12 端口的 ID，所以 Switch4 的 F0/1 端口成为根端口，从而阻塞 F0/2 端口。

生成树选举过程

根桥选举过程

比较 ID：
- Switch7 的 ID 最小
- Switch5 的 ID 中等
- Switch6 的 ID 最大

非根桥选举根端口过程

比较费用和 ID：
- Switch7 的 ID 最小
- Switch5 的 ID 中等
- Switch6 的 ID 最大

网段选举指定端口过程

比较费用和 ID：
- Switch7 的 ID 最小
- Switch5 的 ID 中等
- Switch6 的 ID 最大

生成树选举结果查看

1. Switch7 上查看生成树

结果：自己就是根桥！

2. Switch5 上查看生成树

结果：查看到自己在生成树中的角色和状态。

3. Switch6 上查看生成树

结果：查看到自己在生成树中的角色和状态。

生成树的几个概念

交换机接口的三个角色

Root：根端口
Desg：指定端口
Altn：转换端口（预备、候补）

交换机端口的三个状态

DISABLE：失效状态
BLK：阻塞状态
LSN：监听状态
LRN：学习状态
FWD：转发状态

通过生成树协议，网络管理员可以有效地解决网络环路问题，确保网络的稳定性和可靠性。

# 静态路由用出接口代替下一跳

## 静态路由实现 4 个不同网段的互联

### 要求

– **全网互联互通**：确保网络中所有设备能够互相通信。
– **路由表查看**：每个路由器上能看到 4 条去往 4 个网段的路由。通过执行命令 `show ip route` 可以查看路由表。
– **数据传输跟踪**：在计算机上使用 `tracert x.x.x.x` 命令跟踪数据传输过程，了解数据包经过的路径。

## 将互联网络由广播网络改为点对点网络

### 网络设备扩展

– **CISCO 2621 路由器**：提供一个网络插槽和两个子卡插槽用于扩展接口。
– **Router0**：添加一个 WIC-1T 子卡，增加 1 个串行接口。
– **Router1**：添加一个 WIC-2T 子卡，增加 2 个串行接口。
– **Router2**：添加一个 WIC-1T 子卡，增加 1 个串行接口。

### 更改路由器接口配置

## 串行连接配置

### 下一跳与出接口使用

– **广播网络**：静态路由配置时只能使用下一跳。
– **点对点网络**：静态路由配置时可以使用路由器的出接口。

### DCE 设备时钟提供

– **背对背连接**：
– 路由器母头接口为 DCE，公头接口为 DTE。
– **Router0 的 S0/0 接口**：为 DCE 接口，需要提供时钟。
– **Router1 的 S0/1 接口**：为 DCE 接口，需要提供时钟。
– **实际环境**：通常由运营商的 MODEM 提供时钟，路由器无需提供时钟。

## 静态路由配置示例

### 场景说明

假设我们有 4 个网段需要互联：

– 网段 1：192.168.1.0/24
– 网段 2：192.168.2.0/24
– 网段 3：192.168.3.0/24
– 网段 4：192.168.4.0/24

### 路由器配置

#### Router0 配置

“`plaintext
ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 S0/0
ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 S0/1
ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.1.2
“`

– 使用出接口 S0/0 和 S0/1 配置去往网段 2 和网段 3 的路由。
– 使用下一跳 IP 地址 192.168.1.2 配置去往网段 4 的路由。

#### Router1 配置

“`plaintext
ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 S0/0
ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 S0/1
ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 192.168.2.2
“`

– 使用出接口 S0/0 和 S0/1 配置去往网段 1 和网段 3 的路由。
– 使用下一跳 IP 地址 192.168.2.2 配置去往网段 4 的路由。

#### Router2 配置

“`plaintext
ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.3.1
ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.3.2
ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 S0/0
“`

– 使用下一跳 IP 地址 192.168.3.1 和 192.168.3.2 配置去往网段 1 和网段 2 的路由。
– 使用出接口 S0/0 配置去往网段 4 的路由。

### 验证配置

– **查看路由表**：在每个路由器上执行 `show ip route` 命令，确保能看到所有网段的路由。
– **跟踪数据传输**：在计算机上使用 `tracert` 命令跟踪数据包传输路径，验证网络互联互通情况。

通过以上配置，我们成功实现了 4 个不同网段的互联，并且在点对点网络中灵活地使用了出接口代替下一跳，简化了配置过程。