一、STP端口状态和STP计时器

1、BPDU报文

1）BPDU：桥协议数据单元
作用：交换机之间通过周期性发送BPDU报文，来实现STP功能
2）BPDU的四个重要字段：
根网桥ID：根交换机的BID
根路径开销：本端口累计到根桥的开销值（cost值）
发送网桥ID：本交换机的BID
端口ID：发送该BPDU报文的端口的ID
3）BPDU 类型
配置 BPDU 和拓扑变更 BPDU。

2、STP端口的5种状态

禁用（disabled) ：强制关闭，没有启动STP协议
阻塞（blocking)：只接收BPDU报文，不发送BPDU报文
侦听（Listening)：比较BPDU报文，确定交换机角色和端口角色
学习（Learning)：基于端口上收到的数据帧，学习MAC地址表
转发（forwardding)：端口最终的状态，能够发送和接收用户数据

3、STP3种的计时器

hello 时间：端口发送的BPDU报文的时间间隔：默认是2秒
转发延迟（forward delay）：侦听—学习：15秒 、学习—转发：15秒
最大老化时间（Max Age)：一个端口最大的“没有接收BPDU”的时间间隔：20秒

4、STP的最大收敛时间：30秒~50秒

1）根交换机故障，STP的收敛时间约50秒
2）链路故障：STP的收敛时间约30~50秒

5、STP的不足

1）STP收敛速度慢：30秒~50秒，导致网络中断时间过长

6、解决方案：RSTP ：快速生成树

1）RSTP：快速生成树，公有协议：IEEE802.1w，在STP的基础上优化而来
作用：实现网络的快速收敛，降低网络故障时间，提高数据转发的效率
2）RSTP对STP的改进

-增加了2种端口角色（BP和AP）

Backup Port（备份端口）主要是由于Designated Port的故障而触发的。当Designated Port发生故障时，Backup Port会立即开始转发数据。
Alternate Port（备用端口）网络拓扑发生变化时触发状态转换，并转变为指定（designated）端口或根（root）端口，从而提供冗余路径；

-减少了3种端口状态（禁用、阻塞、侦听三种状态合为一种）

-引入了P/A 机制（让指定端口尽快进入转发状态）

P表示提议 A表示：同意， 协议一致

二、MSTP

1.MSTP作用：

默认生成树协议只形成一个网络拓扑，不能有效利用所有网络带宽
为了实现网络的负载均衡，需要让网络形成多个无环拓扑，让不同vlan的主机，选择不同的拓扑来传数据

2、如何实现

1）在MSTP网络中，引入了域的概念，称为MST域
2）每一个MST域中包含一个或多个“生成树”称为“实例”
3）每个“实例生成树”都可以绑定vlan,实现vlan数据流的负载分担/负载均衡
4）默认情况下，所有的vlan都属于“实例树0：即：instance 0”
5）不同的“实例树”、就是不同的“生成树”，每个实例树都可以选举根交换机

3、MSTP工作原理

1）MSTP工作过程：
选举根交换机
选举根端口-RP
选举指定端口-DP
确定替代端口-AP

2）确定端口状态：
(丢弃)：相当于STP中的禁用、侦听、阻塞，不转发用户数据
Learning(学习)：和STP 中的学习状态相同
Forwarding(转发)：和STP中的转发状态相同

4、MSTP配置

每个交机创建vlan,交换相连的接口配置为trunk
配置STP模式为MSTP
交换机创建MSTP域名，实例和vlan的对应关系
交换机上激活MSTP区域配置

MSTP负载均衡：

拓扑



需求

1）PC1属于 vlan 10 ，IP地址为 192.168.10.1/24，网关为 192.168.10.254
2）PC2属于 vlan 20 ，IP地址为 192.168.20.1/24，网关为 192.168.20.254
3）确保PC1与PC2互通
4）合理配置 MSTP ，确保PC1与PC2之间的互通路径是最优的

配置步骤

1）配置PC的IP地址
2）在所有的交换机中都创建vlan10和vlan20
3）交换机连接PC的接口设置为access模式，并加入指定的vlan
4）交换机和交换机互联的接口设置trunk模式，并允许vlan10和vlan20 通过
5）在所有的交换机中配置MSTP，所有交换机中的MSTP配置都要完全相同
6）指定SW1为vlan10的主根， vlan20的备根
7）指定SW2为vlan20的主根， vlan10的备根
8）配置路由器接口的IP地址

配置命令

1)S1、S2、S3创建vlan并配置连接交换机的端口为trunk 
[S1]VLAN batch 10 20
[S1]port-group 1
[S1-port-group-1]group-member G0/0/5 G0/0/6
[S1-port-group-1]port link-type trunk 
[S1-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan ALL

[S2]VLAN batch 10 20
[S2]port-group 1
[S2-port-group-1]group-member G0/0/5 G0/0/6
[S2-port-group-1]port link-type trunk 
[S2-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan ALL

[S3]VLAN batch 10 20
[S3]port-group 1
[S3-port-group-1]group-member G0/0/5 G0/0/6
[S3-port-group-1]port link-type trunk 
[S3-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan ALL

 2) S1、S2、S3配置MSTP区域并激活 
[S1]stp mode mstp 启用MSTP协议
[S1]stp region-configuration 创建区域
[S1-mst-region]region-name ntd 定义区域名为ntd
[S1-mst-region]instance 1 vlan 10 指定vlan与实例的对应关系
[S1-mst-region]instance 2 vlan 20
[S1-mst-region]active region-configuration 激活区域配置


[S2]stp mode mstp 启用MSTP协议
[S2]stp region-configuration 创建区域
[S2-mst-region]region-name ntd 定义区域名为ntd
[S2-mst-region]instance 1 vlan 10 指定vlan与实例的对应关系
[S2-mst-region]instance 2 vlan 20
[S2-mst-region]active region-configuration 激活区域配置

[S3]stp mode mstp 启用MSTP协议
[S3]stp region-configuration 创建区域
[S3-mst-region]region-name ntd 定义区域名为ntd
[S3-mst-region]instance 1 vlan 10 指定vlan与实例的对应关系
[S3-mst-region]instance 2 vlan 20
[S3-mst-region]active region-configuration 激活区域配置

 3）配置S1为vlan10的主根、vlan20的次根网桥并查看配置 
[S1]stp instance 1 priority 4096
[S1]stp instance 2 priority 8192

 4）配置S2为vlan20的主根、vlan10的次根根网桥并查看配置 
[S2]stp instance2 priority 4096
[S2]stp instance 1 priority 8192
 
5）配置PC1加入vlan10、PC2加入vlan20 
[S3]interface GigabitEthernet 0/0/1
[S3-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access 
[S3-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 10
[S3]interface GigabitEthernet 0/0/2
[S3-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access 
[S3-GigabitEthernet0/0/2]port default vlan 20

 6）配置S1与路由相连的接口加入vlan10 
[S1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access 
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 10

 7）配置S2与路由相连的接口加入 vlan20 
[S2]interface GigabitEthernet 0/0/2
[S2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access 
[S2-GigabitEthernet0/0/2]port default vlan 20

 8）配置路由器接口IP 
[R1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.10.254 24
[R1]interface GigabitEthernet 0/0/2
[R1-GigabitEthernet0/0/2]ip address 192.168.20.254 24

 9）测试与验证 
pc1 ping  pc2  通

 10）查看验证 
 <SW3>display stp brief 
查看S1的instance 1 g0/0/5 g0/0/6都是指定接口
查看S2的instance 2 g0/0/5 g0/0/6都是指定接口

三、Eth-Trunk（链路聚合）

1、Eth-Trunk（链路聚合技术 ）

1）eth-trunk可以把多个独立的物理接口绑定在一起，作为一个大带宽的逻辑接口使用。

2、Eth-Trunk优势：

1）增加设备之间的互联带宽
2）提高设备之间的可靠性
3）对流量负载均衡，提高链路利用率

3、Eth-Trunk链路聚合模式

1）手工模式
2）LACP模式

4、手工模式：如下图

1）手工模式下3条活动链路都参与数据转发并分担流量
2）当一条链路故障时，在剩余的2条活动链路中分担流量

5、Eth-Trunk接口配置流程

1）创建eth-trunk
2）选择链路聚合模式
3）在eth-trunk中加入成员接口

6、配置手工模式Eth-trunk

拓扑

需求

1）对交换机之间的链路进行链路捆绑，增加互联带宽
2）确保同 VLAN的 PC 之间互通

配置步骤

1）PC配置IP地址
2）所有交换机创建vlan10 和vlan20
3）交换机和PC互联的接口设置为access ，并加入指定的vlan
4）创建Eth-Trunk
5）配置Eth-Trunk的工作模式为手工模式
6）Eth-Trunk中加入成员接口

配置命令

SW1配置： 
[SW1]vlan batch 10 20   
[SW1]interface G0/0/3 
[SW1-G0/0/3]port link-type access    
[SW1-G0/0/3]port default vlan 10 
 
[SW1-G0/0/3]interface G0/0/4
[SW1-G0/0/4]port link-type access    
[SW1-G0/0/4]port default vlan 20  
[SW1-G0/0/4]quit

[SW1]interface eth-trunk 1   //创建并进入 eth-trunk 1
[SW1-Eth-Trunk1]mode manual load-balance   //配置手工模式
[SW1-Eth-Trunk1]trunkport g0/0/1   //加入成员端口 
[SW1-Eth-Trunk1]trunkport g0/0/2   //加入成员端口 
[SW1-Eth-Trunk1]port link-type trunk      //配置 eth-trunk 类型为 trunk
[SW1-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan 10 20   //允许 vlan10和vlan20

 SW2配置： 
[SW2]vlan batch 10 20   
[SW2]interface G0/0/3 
[SW2-G0/0/3]port link-type access    
[SW2-G0/0/3]port default vlan 10  
[SW2-G0/0/3]interface G0/0/4
[SW2-G0/0/4]port link-type access    
[SW2-G0/0/4]port default vlan 20  

[SW2]interface eth-trunk 1
[SW2-Eth-Trunk1]mode manual load-balance
[SW2-Eth-Trunk1]trunkport g0/0/1
[SW2-Eth-Trunk1]trunkport g0/0/2
[SW2-Eth-Trunk1]port link-type trunk     
[SW2-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan 10 20  

 验证与测试： 
pc1 ping pc3  通
pc2 ping pc4  通

7、LACP模式：如下图：

1）LACP模式也称为M:N模式
2）M条活动链路，N条备份链路
3）当活动链路出现故障时，备份链路才进行转发

8、LACP模式工作原理

确定主动端
确定活动链路
LACP抢占功能

9、确定LACP主动端

1）通过比较两端交换机的系统优先级来确定LACP主动端
2）系统优先级数值越小越优先，默认值是32768
3）如果系统优先级相同，则比较两端设备的MAC地址，越小越优先

10、确定LACP活动链路

1）通过系统优先级选举出LACP主动端后，以主动端的接口优先级来选择活动接口
2）接口优先级数值越小越优先，默认值是32768
3）如果主动端设备的接口优先级相同，则根据接口号的大小来选举活动端口，（接口号越小越优先）

11、配置LACP模式Eth-trunk

拓扑

需求

-PC1和PC3属于vlan 10、PC2和PC4属于vlan 20
-设备之间配置lacp模式的链路聚合，并确保同vlan之间的主机可以互通

配置步骤

1）PC配置IP地址
2）所有的交换机都创建vlan10 20
3) 交换机和pc互联的接口做成access ,并且加入指定的vlan
4）设置交换机的lacp 优先级，确定主动端设备
5) 配置链路聚合
-创建链路聚合组，组号为1
-配置链路聚合的工作模式lacp
-在链路聚合中添加成员接口
-设置接口trunk模式
-设置活动端口（活动链路）的上限阈值为2
-开启lacp 抢占

配置命令

SW1配置： 
[SW1]vlan batch 10 20
[SW1]int g0/0/4
[SW1-GigabitEthernet0/0/4]port link-type access
[SW1-GigabitEthernet0/0/4]port default vlan 10
[SW1-GigabitEthernet0/0/4]int g0/0/5
[SW1-GigabitEthernet0/0/5]port link-type access
[SW1-GigabitEthernet0/0/5]port default vlan 20
[SW1-GigabitEthernet0/0/5]quit
[SW1]lacp priority 100    //配置lacp的系统优先级（越小越优先）
[SW1]interface eth-trunk 1   //创建链路聚合组1
[SW1-Eth-Trunk1]mode lacp-static   //链路聚合的工作模式是lacp
[SW1-Eth-Trunk1]trunkport  g 0/0/1  to  0/0/3   //在链路聚合组中添加成员接口
[SW1-Eth-Trunk1]port link-type trunk     //设置trunk模式
[SW1-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan 10 20    //允许vlan10 20 流量通过
[SW1-Eth-Trunk1]max active-linknumber 2   //设置活动端口的上限阈值为2  
[SW1-Eth-Trunk1]lacp preempt enable   //开启抢占功能

 SW2配置： 
[SW2]vlan batch  10  20
[SW2]int g0/0/4
[SW2-GigabitEthernet0/0/4]port link-type access
[SW2-GigabitEthernet0/0/4]port default vlan 10
[SW2-GigabitEthernet0/0/4]int g0/0/5
[SW2-GigabitEthernet0/0/5]port link-type access
[SW2-GigabitEthernet0/0/5]port default vlan 20
[SW2-GigabitEthernet0/0/5]quit
[SW2]int eth-trunk 1
[SW2-Eth-Trunk1]mode lacp-static 
[SW2-Eth-Trunk1]trunkport g 0/0/1 to 0/0/3
[SW2-Eth-Trunk1]max active-linknumber 2
[SW2-Eth-Trunk1]port link-type trunk
[SW2-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan 10 20
[SW2-Eth-Trunk1]lacp preempt enable 


 测试与验证： 
pc1 ping  pc3  通
pc1 ping  pc4  通

[SW1]display eth-trunk 1     //显示链路聚合信息                      
Preempt Delay Time: 30      //抢占延迟30秒         
System Priority: 100      //系统优先级：100                   
Least Active-linknumber: 1  Max Active-linknumber: 2  （最大活跃链路：2）                          
Operate status: up   （状态：up)                   
--------------------------------------------------------------------------------
ActorPortName          Status   PortType PortPri  PortNo
GigabitEthernet0/0/1   Selected 1GE      32768    2   （lacp给本段接口分配的序号）  
GigabitEthernet0/0/2   Selected 1GE      32768    3     
GigabitEthernet0/0/3   Unselect 1GE      32768    4

 备注：  Selected ：被选择的接口      
       Unselect ：位被选择的接口 
        PortPri : 端口lacp优先级 
        PortNo  ： lacp 协议给成员口分配的编号 

Partner:  (本段接口所连接的对端设备接口信息） 
--------------------------------------------------------------------------------
ActorPortName          SysPri   SystemID        PortPri   PortNo 
GigabitEthernet0/0/1   32768    4c1f-ccef-5a42  32768     4 （lacp给对端接口分配的序号） 
GigabitEthernet0/0/2   32768    4c1f-ccef-5a42  32768     5  
GigabitEthernet0/0/3   32768    4c1f-ccef-5a42  32768     6

链路聚合综合实验


1）S1-S6创建链路聚合接口

[S1]interface Eth-Trunk 1
[SW1-Eth-Trunk1]mode lacp-static
[S1-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet 0/0/3 0/0/4
[S1-Eth-Trunk1]port link-typetrunk
[S1-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan all

[S2]interface Eth-Trunk 1
[SW2-Eth-Trunk1]mode lacp-static
[S2-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet 0/0/5 0/0/6
[S2-Eth-Trunk1]port link-typetrunk
[S2-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan ALL

[S3]interface Eth-Trunk 1
[SW3-Eth-Trunk1]mode lacp-static
[S3-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet 0/0/3 0/0/4
[S3-Eth-Trunk1]port link-typetrunk
[S3-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan all

[S4]interface Eth-Trunk 1
[SW4-Eth-Trunk1]mode lacp-static
[S4-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet 0/0/5 0/0/6
[S4-Eth-Trunk1]port link-typetrunk
[S4-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan all

[S5]interface Eth-Trunk 1
[SW5-Eth-Trunk1]mode lacp-static
[S5-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet 0/0/3 0/0/4
[S5-Eth-Trunk1]port link-typetrunk
[S5-Eth-Trunk1]port trunkallow-pass vlan all
[S5]interface Eth-Trunk 2
[SW5-Eth-Trunk2]mode lacp-static
[S5-Eth-Trunk2]trunkportGigabitEthernet 0/0/5 0/0/6
[S5-Eth-Trunk2]port link-typetrunk
[S5-Eth-Trunk2]port trunkallow-pass vlan all
[S5]interface Eth-Trunk 3
[SW5-Eth-Trunk3]mode lacp-static
[S5-Eth-Trunk3]trunkportGigabitEthernet 0/0/7 0/0/8
[S5-Eth-Trunk3]port link-typetrunk
[S5-Eth-Trunk3]port trunkallow-pass vlan all

[S6]interface Eth-Trunk 1
[SW6-Eth-Trunk1]mode lacp-static
[S6-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet 0/0/5 0/0/6
[S6-Eth-Trunk1]port link-typetrunk
[S6-Eth-Trunk1]port trunkallow-pass vlan all
[S6]interface Eth-Trunk 2
[SW6-Eth-Trunk2]mode lacp-static
[S6-Eth-Trunk2]trunkportGigabitEthernet 0/0/3 0/0/4
[S6-Eth-Trunk2]port link-typetrunk
[S6-Eth-Trunk2]port trunkallow-pass vlan all
[S6]interface Eth-Trunk 3
[SW6-Eth-Trunk3]mode lacp-static
[S6-Eth-Trunk3]trunkportGigabitEthernet 0/0/7 0/0/8
[S6-Eth-Trunk3]port link-typetrunk
[S6-Eth-Trunk3]port trunk allow-pass vlan all

2）S1-S6创建vlan

[S1]vlan batch 10 20
[S2]vlan batch 10 20
[S3]vlan batch 10 20
[S4]vlan batch 10 20
[S5]vlan batch 10 20
[S6]vlan batch 10 20

3)S1-S4端口加入vlan

[S1]interface GigabitEthernet0/0/1
[S1-GigabitEthernet0/0/1]portlink-type access
[S1-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 10

[S2]interface GigabitEthernet0/0/1
[S2-GigabitEthernet0/0/1]portlink-type access
[S2-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 20

[S3]interface GigabitEthernet0/0/1
[S3-GigabitEthernet0/0/1]portlink-type access
[S3-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 10

[S4]interface GigabitEthernet0/0/1
[S4-GigabitEthernet0/0/1]portlink-type access
[S4-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 20