基于交換機(jī)生成樹(shù)協(xié)議實(shí)訓(xùn)的實(shí)現(xiàn)

南陽(yáng)醫(yī)學(xué)高等專(zhuān)科學(xué)校 李成鑫

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中交換機(jī)與交換機(jī)之間冗余鏈路的引入，主要的目的是保證網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性，原本是非常好的事情，但是它對(duì)網(wǎng)絡(luò)所帶來(lái)的問(wèn)題要比它對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的好處要嚴(yán)重的多，它很容易使網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到死循環(huán)中，造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為了在交換機(jī)與交換機(jī)之間解決冗余鏈路的引入所帶來(lái)的諸多問(wèn)題，引入了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的生成樹(shù)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，即美國(guó)電子和電氣工程師協(xié)會(huì)（IEEE）所制定的IEEE802.1d協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。本文就交換機(jī)與交換機(jī)之間冗余鏈路連接的生成樹(shù)協(xié)議在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中如何設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行闡述。

1.冗余鏈路

在局域網(wǎng)中，為了保證網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性，在交換機(jī)與交換機(jī)之間，往往需要連接多條線(xiàn)路，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中，如果由于各種因素造成某條線(xiàn)路斷開(kāi)，則其他連接的線(xiàn)路繼續(xù)工作，不至于使網(wǎng)絡(luò)由于某條線(xiàn)路的斷開(kāi)而癱瘓，這就是所謂的“冗余鏈路”。

2.生成樹(shù)協(xié)議

為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行，交換機(jī)與交換機(jī)之間引入了冗余鏈路，即使用兩條或兩條以上的多條線(xiàn)路的連接，想法是假如一條線(xiàn)路斷開(kāi)，其他線(xiàn)路繼續(xù)運(yùn)行，即所謂的冗余鏈路。但冗余鏈路的引入，它帶來(lái)的好處遠(yuǎn)沒(méi)有它對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的問(wèn)題要嚴(yán)重的多。多條線(xiàn)路的使用，就構(gòu)成了環(huán)路，交換機(jī)并不知道如何來(lái)處理環(huán)路，數(shù)據(jù)幀在環(huán)路中不停地進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)入到是循環(huán)狀態(tài)，不僅在網(wǎng)絡(luò)中形成廣播風(fēng)暴，而且造成網(wǎng)絡(luò)中MAC地址系統(tǒng)失效，最終將造成整個(gè)交換型網(wǎng)絡(luò)的癱瘓（程慶梅.創(chuàng)建高級(jí)交換型互聯(lián)網(wǎng)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2010,1）。

為了解決交換型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中冗余鏈路所帶來(lái)的諸多問(wèn)題，按照美國(guó)電子和電氣工程師協(xié)會(huì)（IEEE）所制定的IEEE802.1d協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在交換型網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)上進(jìn)行合理的配置，即可解決冗余鏈路所造成的危害，這就是所謂的生成樹(shù)協(xié)議。生成樹(shù)協(xié)議要解決的最大問(wèn)題是將存在于交換網(wǎng)絡(luò)中的物理環(huán)路轉(zhuǎn)變成一個(gè)在交換網(wǎng)絡(luò)中不存在環(huán)路的樹(shù)形結(jié)構(gòu)的邏輯網(wǎng)絡(luò)，和自然界中生長(zhǎng)的樹(shù)一樣由樹(shù)根向樹(shù)梢生長(zhǎng)。對(duì)于一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中存在的物理環(huán)路，所帶來(lái)的危害是非常嚴(yán)重的，若想在網(wǎng)絡(luò)中不存在環(huán)路，只需要把網(wǎng)絡(luò)配置成一個(gè)邏輯樹(shù)形結(jié)構(gòu)即可。

美國(guó)電子和電氣工程師協(xié)會(huì)（IEEE）所制定的IEEE802.1d協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，是在交換機(jī)上進(jìn)行一系列的算法STA，使得冗余鏈路所連接的端口處于斷開(kāi)狀態(tài)，使得網(wǎng)絡(luò)中使用冗余鏈路的端口之間通信時(shí)，只使用一對(duì)端口進(jìn)行通信，當(dāng)正常使用的一對(duì)端口之間出現(xiàn)各種各樣的故障，處于斷開(kāi)狀態(tài)，無(wú)法保障正常進(jìn)行通信時(shí)，IEEE802.1d協(xié)議將在交換機(jī)內(nèi)部重新進(jìn)行計(jì)算，將處于斷開(kāi)狀態(tài)的端口重新進(jìn)行連接，恢復(fù)此對(duì)端口的數(shù)據(jù)通信能力，這樣做的目的一方面保證了交換型網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，另一方面又保證了網(wǎng)絡(luò)的冗余鏈路的能力（程慶梅.路由型與交換型互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2010,8）。

3.設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)交換機(jī)生成樹(shù)協(xié)議實(shí)訓(xùn)的配置

3.1 生成樹(shù)協(xié)議實(shí)訓(xùn)目標(biāo)

創(chuàng)建和構(gòu)造高級(jí)交換型的局域網(wǎng)環(huán)境，通過(guò)在不同的交換機(jī)上配置或設(shè)置生成樹(shù)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的冗余鏈路和阻斷網(wǎng)絡(luò)物理環(huán)路，并通過(guò)查看交換機(jī)冗余鏈路連接的各端口的指示燈的狀態(tài)了解生成樹(shù)協(xié)議（STP）的工作原理和運(yùn)行過(guò)程。

3.2 生成樹(shù)協(xié)議實(shí)訓(xùn)設(shè)備

（1）DCRS-5650-52CT交換機(jī)2臺(tái)

（2）PC機(jī)2臺(tái)

（3）Console線(xiàn)2根

（4）直通網(wǎng)線(xiàn)2根

3.3 生成樹(shù)協(xié)議實(shí)訓(xùn)拓?fù)?/h3>

3.4 生成樹(shù)協(xié)議實(shí)訓(xùn)設(shè)置

(1)交換機(jī)IP地址的設(shè)置：

交換機(jī)A的IP為192.168.1.11，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0

交換機(jī)B的IP為192.168.1.22，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0

(2)PC機(jī)IP地址的設(shè)置：

PC1的IP為192.168.1.101，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0

PC2的IP為192.168.1.102，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0

(3)網(wǎng)線(xiàn)連接：

3.5 生成樹(shù)協(xié)議實(shí)訓(xùn)步驟

步驟1：按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接網(wǎng)線(xiàn)和Console線(xiàn)，恢復(fù)交換機(jī)出廠設(shè)置

配置交換機(jī)A：

switch#config ！進(jìn)入全局配置模式

switch(Config)#hostname SWA ！把交換機(jī)改名為SWA

SWA (Config)#interface vlan 1 ！進(jìn)入VLAN 1

SWA (Config-If-Vlan1)#ip address 192.168.1.11 255.255.255.0 ！配置IP和MASK

SWA (Config-If-Vlan1)#no shutdown ！激活VLAN 1

SWA (Config-If-Vlan1)#exit

SWA (Config)#

交換機(jī)B：

switch#config ！進(jìn)入全局配置模式

switch(Config)#hostname SWB ！把交換機(jī)改名為SWA

SWB (Config)#interface vlan 1 ！進(jìn)入VLAN 1

SWB (Config-If-Vlan1)#ip address 192.168.1.22 255.255.255.0！配置IP和MASK

SWB (Config-If-Vlan1)#no shutdown ！激活VLAN 1

SWB (Config-If-Vlan1)#exit

SWB (Config)#

步驟2：用ping命令驗(yàn)證 PC1、 PC2 是否連通

（1）PC1、PC2不通；

（2）連接交換機(jī)網(wǎng)線(xiàn)的所有端口的綠燈指示燈不斷地閃爍，說(shuō)明這些端口數(shù)據(jù)收發(fā)量很大，已經(jīng)進(jìn)入到死循環(huán)狀態(tài)，最終在交換機(jī)內(nèi)部形成廣播風(fēng)暴。

步驟3：在交換機(jī)中進(jìn)行配置，啟用生成樹(shù)協(xié)議

SWA(Config)#spanning-tree ！在交換機(jī)A上啟用生成樹(shù)協(xié)議

MSTP is starting now, please wait...........

MSTP is enabled successfully.

SWA(Config)#

SWB(Config)#spanning-tree ！在交換機(jī)B上啟用生成樹(shù)協(xié)議

MSTP is starting now, please wait...........

MSTP is enabled successfully.

SWB(Config)#

步驟4：用Show spanning-tree命令查看和驗(yàn)證配置

SWA(config)#sh spanning-tree ！查看生成樹(shù)協(xié)議

用Show spanning-tree命令，在屏幕上顯示的結(jié)果中可以查看到，根端口是交換機(jī)A的1端口，根交換機(jī)是交換機(jī)B。

步驟5：繼續(xù)PC1 ping PC2

（1）此時(shí)，PC1和PC2是能夠 ping通，說(shuō)明在交換機(jī)中已經(jīng)啟用了生成樹(shù)協(xié)議。

（2）拔掉交換機(jī)A端口1上連接的網(wǎng)線(xiàn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，觀察各端口指示燈的閃爍狀態(tài)，會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)處于阻斷狀態(tài)的端口的指示燈會(huì)閃爍起來(lái)，說(shuō)明交換機(jī)中生成樹(shù)協(xié)議進(jìn)行了重新計(jì)算，將原來(lái)處于阻塞狀態(tài)的端口又重新打開(kāi)，這就是冗余鏈路在交換機(jī)上啟用生成樹(shù)協(xié)議所帶來(lái)的優(yōu)越性，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)交換機(jī)中生成樹(shù)協(xié)議（STP）的配置和應(yīng)用，其目的是讓學(xué)生掌握生成樹(shù)協(xié)議的基本工作原理和配置方法，借此希望通過(guò)實(shí)訓(xùn)的過(guò)程和結(jié)果對(duì)啟用生成樹(shù)協(xié)議的驗(yàn)證，從而能夠幫助我們構(gòu)建可靠、安全、高效的高級(jí)交換型網(wǎng)絡(luò)。