2010年軟考網(wǎng)絡(luò)工程師難點(diǎn)之生成樹協(xié)議解析

　　通常網(wǎng)絡(luò)工程人員在設(shè)計(jì)和規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的時(shí)候，考慮的重要因素之一就是冗余問題，特別是在金融、政務(wù)等系統(tǒng)的時(shí)候，“冗余”的概念被常常提及，冗余的重要性可以避免網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)單點(diǎn)故障，到也常常伴隨著另外一個(gè)問題的產(chǎn)生，那就是“環(huán)路”。那么如何在交換網(wǎng)絡(luò)中避免環(huán)路造成的影響，就涉及到我們今天所要剖析的內(nèi)容：生成樹協(xié)議。

　　我們在實(shí)現(xiàn)冗余的同時(shí)，幾乎一定會出現(xiàn)環(huán)路問題，那么出現(xiàn)環(huán)路問題又會對網(wǎng)絡(luò)帶來怎樣的危害呢?由于會產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，廣播風(fēng)暴可以使得所有交換機(jī)處于忙碌的狀態(tài)，在短時(shí)間內(nèi)使得整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓狀態(tài)，使得網(wǎng)絡(luò)終端會呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率極為緩慢或者根本不能連通的現(xiàn)象。

　　廣播風(fēng)暴不僅僅在交換機(jī)之間旋轉(zhuǎn)，它還會向交換機(jī)的所有端口“泛洪”。也就是說，主機(jī)會不斷地接收到相同的廣播幀，導(dǎo)致出現(xiàn)幀的復(fù)制現(xiàn)象。

　　MAC地址表不穩(wěn)定，由于交換機(jī)中MAC表中，一個(gè)端口可對應(yīng)多個(gè)MAC地址，而一個(gè)MAC無法對應(yīng)多個(gè)端口。然而在多個(gè)交換機(jī)同時(shí)作用環(huán)路時(shí)，難免會造成MAC表學(xué)習(xí)重復(fù)，使MAC地址對應(yīng)的端口不斷被覆蓋，造成MAC地址表不穩(wěn)定，從而影響到交換機(jī)的交換數(shù)據(jù)幀的速率。

　　基于以上問題，設(shè)計(jì)出來了STP生成樹協(xié)議，該協(xié)議可應(yīng)用于環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，通過一定的算法實(shí)現(xiàn)路徑冗余，邏輯上可以使得環(huán)路上的某一臺交換機(jī)的一個(gè)端口處于阻塞狀態(tài)，一旦網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障，該算法可以將阻塞的端口取消其阻塞狀態(tài)，變成一個(gè)可以正常收發(fā)數(shù)據(jù)幀的端口。實(shí)際上，該算法的目的是將網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜的環(huán)路變成簡單且無環(huán)路的樹型結(jié)構(gòu)。

　　在生成樹協(xié)議中，首先進(jìn)行根橋的選舉，即一臺交換機(jī)作為根交換機(jī)。根橋的作用，就是作為一個(gè)生成樹協(xié)議的參考點(diǎn)，以決定在環(huán)路上哪個(gè)端口應(yīng)該是轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，哪個(gè)端口應(yīng)該是阻塞狀態(tài)，被阻塞的端口只能接收和讀取橋協(xié)議單元而不能接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流。

　　確定具體哪臺交換機(jī)為根橋，根據(jù)根橋的算法，是比較交換機(jī)之間的優(yōu)先級加MAC地址所確定。思科交換機(jī)的優(yōu)先級范圍為0~65535。在不使用命令修改優(yōu)先級的話，所有思科交換機(jī)的優(yōu)先級默認(rèn)都為32768。在確定根橋時(shí)，往往比較的是根橋的MAC地址。MAC地址最小的交換機(jī)就是根橋。當(dāng)然如果想要人為的讓某臺交換機(jī)成為根橋，可以通過改變交換機(jī)的優(yōu)先級達(dá)到目的。

　　而每臺非根橋的交換機(jī)，都有一個(gè)端口成為根端口。根端口上是交換機(jī)上到達(dá)根橋路徑開銷最小的端口，不被阻塞。如果網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化或是生成樹中的一個(gè)路徑因故障而失效時(shí)，生成樹算法就會重新計(jì)算，激活其他的備份鏈路，并強(qiáng)制將原來的故障鏈路變?yōu)閭浞萱溌�，這時(shí)端口狀態(tài)也會隨之改變，以保證數(shù)據(jù)的傳輸路徑是唯一的。

　　根據(jù)考試大綱的要求，對于STP協(xié)議的配置要求相對較簡單，主要是要求掌握利用STP端口權(quán)值和路徑值完成負(fù)載均衡。結(jié)合《網(wǎng)絡(luò)工程師考試沖刺指南》最新版的STP配置命令總結(jié)，我們來看以下實(shí)例：

　　兩臺交換機(jī)SwitchA和SwitchB通過Trunk1和Trunk2兩條中繼鏈路相連接，其中Trunk1對VLAN1-VLAN3的路徑成本是18，對VLAN4- VLAN5的路徑成本則是30;而Trunk2則剛好相反，如下圖所示。

　　交換機(jī)SwitchA的配置應(yīng)如下所示(VTP的設(shè)置部分略)：

　　SwitchA# config terminal (進(jìn)入全局配置模式)

　　SwitchA(config)# interface f0/0 (進(jìn)入端口0配置子模式)

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 3 cost 18

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 2 cost 18

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 1 cost 18

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 5 cost 30

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 4 cost 30

　　SwitchA(config-if)# exit

　　SwitchA(config)# interface f0/1

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 3 cost 30

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 2 cost 30

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 1 cost 30

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 5 cost 18

　　SwitchA(config-if)# spanning-tree vlan 4 cost 18