路由交换实验二：STP
技术

路由交换实验二：STP

实践分析生成树协议的实验。

实验目的

掌握 STP 生成树协议的原理和工作过程。

实验环境

实验拓扑图如下所示：

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实验内容

  1. 搭建网络拓扑
  2. 配置网络设备
  3. 网络测试

实验步骤

整体配置：

  1. 首先修改交换机的默认生成树模式，从 MST 修改为 STP。
  2. 通过修改桥优先级，控制网络中的根桥。
  3. 接着在非根桥上，根据根端口选择的三个原则——首先比较比往根桥的 Cost 值，其次比较发送的桥 ID，再次比较发送方的 Port-ID，分别控制根端口的选举。

练习一：配置各交换机的生成树模式，并查看各交换式的桥 ID，按 STP 工作过程判断根网桥以及交换机各端口的角色

按照图1所示网络结构放置和连接网络设备后启动所有设备。

(1) 首先观察各交换机上默认的 STP 模式，使用 display stp 命令查看，并记录下各交换机的 MAC 地址，在拓扑图上标注，并填入表1。

交换机（型号）桥优先级MAC 地址
SW1（S5700）327684c1f-cce8-34e9
SW2（S5700）327684c1f-cc1f-633b
SW3（S5700）327684c1f-cc42-1b1f
SW4（S5700）327684c1f-cc2f-533b

(2) 使用 stp mode stp 命令将交换机的生成树模式都设置为 STP。

练习二：控制根桥的选举及查看 BPDU 报文

现在管理员希望让 SW1 成为根桥，手动通过设置它的优先级来实现。

  1. 使用命令 stp root primary 或者 stp priority 0 设置 SW1 的优先级为 0。

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  1. 对 SW1 的 GigabitEthernet0/0/1 口抓取 STP 报文，分析其中的字段，填写表2。
  • 表 2 SW1 发出的 BPDU
源 MAC 地址01:80:c2:00:00:00
目的 MAC 地址4c:1f:cc:e8:34:e9
交换机优先级0
交换机 MAC 地址4c1f-cce8-34e9

根路径开销 0

练习三：控制根端口的选举

  1. 首先对于当前的网络拓扑，SW2，SW3 和 SW4 上的哪些端口会被选举为根端口？请回答。

    SW2:GE0/0/1

    SW3:GE0/0/4

    SW4:GE0/0/2

  2. 影响 SW2 的根端口选举

    管理员希望让 SW2 的 GE0/0/2 成为根端口，采用修改该端口的出端口开销实现。现在修改 SW2 在 GE0/0/1 的端口开销，将 GE0/0/1 的本地端口开销改大，设置为 60001。在 SW2 的 GE0/0/1 的配置视图下使用命令 stp cost 60001，修改该端口的开销。之后观察 SW2 的端口角色及到根桥的 RPC 值，请截图给出结果。并请说明产生这个变化的原因。

    增加了该 0/0/1 端口的 RPC 值。STP 重新计算后，GE0/0/1 端口的 RPC 值较大，被选为非根端口，GE0/0/2 成为根端口。

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  1. 影响 SW4 的根端口选举

    管理员希望让 SW4 的 G0/0/3 口成为根端口，采用修改 SW3 的桥 ID 来影响 SW3 的根端口选举。在 SW3 上使用命令 stp root secondary（等同于 stp priority 4096），将 SW3 的桥优先级改为 4096，从而减小 SW3 的桥 ID，小于 SW2 的桥 ID。修改完成后，到 SW4 上查看端口信息，请截图给出结果，并说明产生这个变化的原因。

练习四：进一步控制根端口的选举

  1. 调整拓扑图

    现在 SW4 和 SW3 之间再增加一个链路 GE0/0/5 连接 GE0/0/5，如图 1 所示（请标注各交换机的优先级和 MAC 地址）。

6.jpg

  • 图 1 修改后的拓扑图
  1. 影响 SW4 的根端口选举

现在管理员增加链路后，希望想让 SW4 的 GE0/0/5 口来进行转发，也即让其成为根端口，则可以通过修改它的上联设备的 PID（端口 ID）来实现在 SW3 的 GE0/0/5 的接口视图下，使用 stp port priority 64 命令将该端口的优先级改为 64。在 SW4 上重新查看端口信息，请截图给出结果，并说明根端口确认的原因。

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练习五：确定所有网段的指定端口

  1. 所有根端口对端的端口是指定端口，请指出图 1所有的根端口及其对端的指定端口。

    根端口：

    SW2 GE0/0/2,

    SW3 GE0/0/4,

    SW4 GE0/0/5

    指定端口：

    SW1 GE0/0/1 GE0/0/4,

    SW3 GE0/0/3 GE0/0/5,

    SW4 GE0/0/2

  2. SW3 的 G0/0/3 口和 SW4 的 G0/0/3 口之间的链路谁会被选举为指定端口？为什么？

    SW3 的 g0/0/3，因为具有更低的路径成本。

  3. SW1 和 SW2 之间的链路谁会被选举为指定端口？为什么？

    SW1 的 g0/0/1，因为具有更低的路径成本。

练习六：确定所有被阻塞的端口

根端口和指定端口都选完后，剩下的端口都会被阻塞。请给出图 1 中所有端口的角色和转发状态。请直接在拓扑图上标注即可。

SW2 的 G0/0/1 和 SW4 的 G0/0/3 会被阻塞

练习七：保存各交换机配置，并查看配置情况

请在下列配置的横线处给出整个实验过程中交换机 1，2，3，4 的配置过程或者配置后的 STP 信息，并在圆括弧内解释配置命令的含义。

  1. 交换机 1 的配置过程：

     <Huawei>  sys      （进入系统视图）
 [Huawei] sysname SW1     （设置设备名称为 SW1）
 [SW1] stp mode stp           （  配置交换机生成树 stp   ）
 [SW1]stp root primary         （  交换机 sw1 的优先级设置为 0   ）

  2. 交换机 2 的配置过程：

     [SW2] stp mode stp
 [SW2]interface GigabitEthernet 0/0/1       （  进入 g0/0/1 接口  ）
 [SW2-GigabitEthernet0/0/1]stp cost 60001   （  修改路径开销为 60001  ）
 [SW2-GigabitEthernet0/0/1]display stp brief
  MSTID  Port                   Role  STP State     Protection
    0   GigabitEthernet0/0/1        ALTE  DISCARDING      NONE
    0   GigabitEthernet0/0/2        ROOT  LEARNING        NONE

  3. 交换机 3 和交换机 4 的联合配置过程：

     [SW3] stp mode stp
 [SW3]interface GigabitEthernet 0/0/3
 [SW3-GigabitEthernet0/0/3]stp root secondary    （ 把 sw3 的桥优先级改为 4096）
 [SW3-GigabitEthernet0/0/3]    q                （返回系统视图）
 [SW3]display stp brief
  MSTID  Port                     Role     STP State     Protection
    0    GigabitEthernet0/0/3        DESI    FORWARDING      NONE
    0    GigabitEthernet0/0/4        ROOT    FORWARDING     NONE

  4. 切换到 SW4 上

     [SW4] stp mode stp
 [SW4]display stp brief
 MSTID  Port             Role         STP State Protection
 0    GigabitEthernet0/0/2     DESI     FORWARDING    NONE
 0    GigabitEthernet0/0/3     ROOT     FORWARDING    NONE

  5. 连接 SW3 的 G0/0/5 和 SW4 的 G0/0/5 后继续进行配置

     [SW4]display stp brief
 MSTID  Port                 Role         STP State    Protection
    0    GigabitEthernet0/0/2    DESI        FORWARDING     NONE
    0    GigabitEthernet0/0/3    ROOT        FORWARDING     NONE
    0    GigabitEthernet0/0/5    ALTE        DISCARDING     NONE

  6. 切换到 SW3 上配置

     [SW3-GigabitEthernet0/0/3]interface GigabitEthernet 0/0/5
 [SW3-GigabitEthernet0/0/5]stp port priority 64   （  将 g0/0/5 的优先级改为 64  ）

  7. 转回到 SW4 上

     [SW4]display stp brief
 MSTID  Port                 Role          STP State      Protection
    0    GigabitEthernet0/0/2     DESI       FORWARDING      NONE
    0    GigabitEthernet0/0/3     ALTE       DISCARDING      NONE
    0    GigabitEthernet0/0/5     ROOT       LEARNING        NONE

【思考问题】

  • 在交换机上进行配置操作的时候，有什么方式可以让一个端口成为根端口？

    1. 执行 "stp root-port" 命令将接口设置为根端口候选者，优先级为 0。如果该接口是非根桥上通往根桥的最佳路径上的端口，则该接口将成为根端口。
    2. 通过比较网桥优先级来选取根网桥，然后在非根网桥上选择一个通向根交换机的端口作为根端口。

  • 根桥产生故障后，其他交换机会被选举为根桥。那么原来的根桥恢复正常之后，网络又会发生什么变化呢?

    网络将重新选举根桥，恢复的根桥将再次成为根桥，并重新建立网络拓扑。其他交换机重新加入网络，调整端口状态和路径选择。网络可能会中断一会儿后恢复。

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