基于Packet Tracer的快速生成樹協(xié)議研究與仿真實(shí)現(xiàn)

吳 樹，李瑞霞

(皖西學(xué)院 電子與信息工程學(xué)院，安徽 六安 237012)

Cisico Packet Tracer(CPT)是一款由思科公司開發(fā)的開源軟件，可以提供各種思科數(shù)通設(shè)備的模擬運(yùn)行情況，它可以模擬網(wǎng)絡(luò)中路由器，交換機(jī)，無線設(shè)備，終端設(shè)備等多種模型。通過搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，可提供多媒體的Flash動(dòng)畫演示[1]。

CPT軟件操作簡便，接近現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境，可為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)者提供豐富和充分互動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜協(xié)議的理解，達(dá)到學(xué)習(xí)事半功倍的效果；同時(shí)該軟件可為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)及管理人員提供設(shè)計(jì)及配置的初步方案，方便網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的模擬及故障的跟蹤，為從事網(wǎng)絡(luò)研究的人員提供了一個(gè)良好的仿真平臺(tái)[2]。

根據(jù)IEEE 802.1D的定義，STP(Spanning Tree Protocol)協(xié)議工作在數(shù)據(jù)鏈路層[3]，其基本思想是在物理上存在交換環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)中，采用STA(Spanning Tree Algorithm)算法，在邏輯上斷開阻塞端口，從而生成一個(gè)無環(huán)型交叉的樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋄4]。在生成樹協(xié)議中，阻塞端口不再轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，因此交換機(jī)在邏輯上構(gòu)造了一條唯一鏈路進(jìn)行幀的傳輸，當(dāng)物理主用路由出現(xiàn)中斷時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)收斂，自動(dòng)切換到備用鏈路上，從而繼續(xù)保持?jǐn)?shù)據(jù)幀的傳輸。

本文首先對(duì)生成樹的基本原理進(jìn)行了介紹，包括生成樹協(xié)議算法的基本步驟，其所要解決的網(wǎng)絡(luò)問題及運(yùn)用場景。生成樹作為IEEE.802.1D的標(biāo)準(zhǔn)，一般收斂時(shí)間較長，需要五十秒左右。為了提升網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)間，在生成樹協(xié)議的基礎(chǔ)上，討論了其改進(jìn)算法，即快速生成樹協(xié)議(RSTP)，快速生成協(xié)議通過對(duì)端口狀態(tài)、端口角色、BPDU內(nèi)容的改進(jìn)及調(diào)整，順利解決了上述延時(shí)問題，收斂時(shí)間可達(dá)到秒級(jí)水平。無論STP及RSTP，其本質(zhì)上都采用了一棵STP樹，因而很難實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，改進(jìn)的辦法是采用RPVST或多實(shí)例生成樹MSTP。實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)快速生成樹的改進(jìn)RPVST協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，通過設(shè)計(jì)一個(gè)匯聚層加接入層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，在交換機(jī)存在冗余備份的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，通過定義不同Vlan，實(shí)現(xiàn)Vlan和不同生成樹的映射，從而實(shí)現(xiàn)冗余備份下的網(wǎng)絡(luò)自愈及流量負(fù)載均衡。

1 鏈路的冗余保護(hù)及存在問題

小型網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)時(shí)往往采用扁平化的組網(wǎng)架構(gòu)，一般采用單點(diǎn)互聯(lián)方式。這種組網(wǎng)架構(gòu)簡單、無冗余、低成本，但若其中一臺(tái)交換機(jī)故障則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信故障，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較差[5]。為保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，可采用環(huán)形的主備冗余鏈路的組網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，引入冗余設(shè)計(jì)增加網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，但上述冗余設(shè)計(jì)也會(huì)帶來新的問題，即冗余導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成環(huán)路，帶來一系列的負(fù)面影響。

圖1 冗余鏈路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

首先，冗余設(shè)計(jì)可能引起廣播風(fēng)暴，廣播信息在網(wǎng)絡(luò)中不停地循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)，導(dǎo)致交換機(jī)出現(xiàn)長期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，最終耗盡所有網(wǎng)絡(luò)寬帶資源、阻塞網(wǎng)絡(luò)通信[6]。如圖1所示，假設(shè)主機(jī)A向所在網(wǎng)絡(luò)廣播一個(gè)幀后，交換機(jī)X的端口X/1會(huì)收到此幀消息，并將此廣播幀從端口X/2轉(zhuǎn)發(fā)出去，根據(jù)圖1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌藦V播幀會(huì)被交換機(jī)Y的端口Y/2接收,然后從Y交換機(jī)的端口Y/1轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)絡(luò)中，這樣會(huì)導(dǎo)致交換機(jī)X的接口X/1又再次接收到此廣播幀，由于二層交換機(jī)不保存數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的記錄，因此，該廣播數(shù)據(jù)幀又從交換機(jī)X的端口X/2轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)絡(luò)中，以此類推，則會(huì)產(chǎn)生循環(huán)；數(shù)據(jù)幀的循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)資源耗盡直至死機(jī)，形成廣播風(fēng)暴。

其次，冗余可能導(dǎo)致多幀復(fù)制，由于環(huán)路的增在，單播的數(shù)據(jù)幀被多次復(fù)制，傳送至目的站點(diǎn)，接收端收到重復(fù)數(shù)據(jù)幀。如圖1所示，假設(shè)網(wǎng)站中主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送一個(gè)單播幀數(shù)據(jù)，對(duì)于交換機(jī)X而言，其端口X/1收到該數(shù)據(jù)幀，對(duì)查找其對(duì)應(yīng)的MAC地址表，在MAC地址表中，主機(jī)B的對(duì)應(yīng)端口為X/2口，因此將數(shù)據(jù)幀從端口X/2轉(zhuǎn)發(fā)出去，主機(jī)B接收到此幀；同理，網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)Y也會(huì)收到A向主機(jī)B發(fā)送的單播幀，從端口Y/1接收，交換機(jī)Y根據(jù)自己的MAC地址表進(jìn)行分析，主機(jī)B的對(duì)應(yīng)端口為Y/2,故將數(shù)據(jù)從Y/2轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)絡(luò)。因此，對(duì)于主機(jī)B而言，會(huì)從二個(gè)方向收到完全相同的幀，即收到了重復(fù)數(shù)據(jù)幀，導(dǎo)致數(shù)據(jù)紊亂。

再次，冗余還會(huì)導(dǎo)致交換機(jī)的MAC地址漂移，如圖1所示，當(dāng)主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)C，假設(shè)此時(shí)交換機(jī)X的MAC地址表為空，則交換機(jī)X通過學(xué)習(xí)，可學(xué)習(xí)到主機(jī)B的對(duì)應(yīng)端口是X2，然后交換機(jī)將此幀從X/1端口轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)絡(luò)；對(duì)交換機(jī)Y，它會(huì)從端口Y/2收到此幀數(shù)據(jù)，并從端口Y/1轉(zhuǎn)發(fā)出去，被交換機(jī)X的端口X/1收到，此時(shí)交換X學(xué)習(xí)到主機(jī)B對(duì)應(yīng)的MAC地址為端口X/1，這和之前是不相同的，這樣交換機(jī)X會(huì)頻繁修改自己的MAC表，導(dǎo)致MAC表不穩(wěn)定。

綜上，在以太網(wǎng)中，二層網(wǎng)絡(luò)的環(huán)路會(huì)帶來廣播風(fēng)暴、多幀復(fù)制、MAC地址漂移等問題，為解決環(huán)形交換網(wǎng)絡(luò)中的上述問題，基于IEEE 802.1D標(biāo)準(zhǔn)的STP協(xié)議和基于IEEE 802.1W的PSTP協(xié)議被提出。

2 生成樹協(xié)議及相關(guān)介紹

2.1 生成樹協(xié)議及介紹

生成樹協(xié)議是一種數(shù)據(jù)鏈路層管理協(xié)議[7]，其基本思想是在存在交換環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)直接通過運(yùn)行生成樹協(xié)議，交換網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元(BPDU)，構(gòu)造出一個(gè)穩(wěn)定的生成樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。在物理主鏈路出現(xiàn)異常時(shí)，生成樹協(xié)議可讓網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)切換到備用路徑上，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的冗余鏈路備份。

圖2 生成樹協(xié)議中的BPDU示例

生成樹協(xié)議的基本思想是在二層網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)根據(jù)收到的BPDU消息[8]，完成以下工作：

(1)在每個(gè)廣播域內(nèi)，根據(jù)網(wǎng)橋ID(Bridge ID)選出根網(wǎng)橋(Root Bridge)，其中網(wǎng)橋ID由網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)(Bridge Priority)和物理地址(MAC Address)構(gòu)成。首先比較交換機(jī)的網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)，網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)低的交換機(jī)作為為根網(wǎng)橋．若二個(gè)交換機(jī)的網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)都相同，再比較它們的MAC地址，由于MAC地址具有唯一性，因此一定能夠選出一個(gè)網(wǎng)橋橋ID最小的交換機(jī)作為根網(wǎng)橋。

(2)在非根網(wǎng)橋上選擇一個(gè)根端口，到根交換機(jī)的代價(jià)(Cost)值最小的端口為根端口，Cost值的大小的確定取決于鏈路的帶寬，如表1所示，帶寬越大，路徑Cost值越小。例如16M的鏈路Cost值為62，而100M的鏈路Cost值為19，如果路徑Cost值相等，則比較它們的端口ID，端口ID小的為根端口，根端口一般處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)(Forwarding)。

(3)確定指定端口，若物理網(wǎng)段直接連在根網(wǎng)橋上，根橋上所有的端口都是指定端口，在不和根橋連接的鏈路上，比較鏈路上端口到根橋的開銷或該接口所在交換機(jī)的橋ID來確定指定端口，需要注意的是每一條鏈路只有一個(gè)根端口。

(4)阻塞端口的確定，除去根端口和指定端口的端口被設(shè)置為阻塞端口，阻塞端口在指定的時(shí)間間隔(缺省20秒)收不到BPDU報(bào)文時(shí)，會(huì)運(yùn)行STP算法進(jìn)行重新選舉。

表1 IEEE.802.1D默認(rèn)的Cost值

通過以上生成樹協(xié)議的工作過程，可以看出，生成樹協(xié)議可在邏輯上避免網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)環(huán)路問題，解決環(huán)形以太網(wǎng)的帶來的“廣播風(fēng)暴”問題，因此生成樹協(xié)議也可以看成一種網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)。同時(shí)，生成樹協(xié)議允許網(wǎng)橋之間相互通信以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)物理環(huán)路，換相當(dāng)與創(chuàng)建了一個(gè)由無環(huán)路樹葉和樹枝構(gòu)成的樹狀結(jié)構(gòu)。生成樹協(xié)議在運(yùn)用過程中，對(duì)終端而言是透明的,即對(duì)于客戶側(cè)終端設(shè)備，用戶并不知道其所在的網(wǎng)絡(luò)中是否使用了生成樹協(xié)議，這樣可很好地提升用戶的使用感知。

因此，通過生成樹協(xié)議阻斷冗余鏈路，消除了網(wǎng)絡(luò)中可能存在的環(huán)路，當(dāng)主用鏈路發(fā)生故障時(shí)，備份鏈路被激活，可及時(shí)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通性；STP通過上述方式，實(shí)現(xiàn)鏈路備份及網(wǎng)絡(luò)自我保護(hù)及自愈功能。

2.2 快速生成樹協(xié)議介紹

快速生成樹協(xié)議(IEEE802.1W)是在生成樹協(xié)議(IEEE802.1D)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)展而來，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生更新時(shí)，快速生成樹協(xié)議可以更迅速收斂[9]。

RMSTP相對(duì)于STP協(xié)議，增加了兩種端口角色，替換端口類型和備份端口類型，分別作為根端口和指定端口的冗余端口，當(dāng)根端口或指定端口發(fā)送故障時(shí)，上述冗余端口可快速切換成主用端口，從而提升快速生成樹的收斂速度，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)鏈路的持續(xù)正常運(yùn)行。此外，快速生成樹協(xié)議簡化了端口的狀態(tài)信息，STP的五種端口狀態(tài)包括：禁用(Disable)、阻塞(Blocking)、偵聽(Listening)、學(xué)習(xí)(Learning)、轉(zhuǎn)發(fā)(Forwarding)；RSTP將STP的五中端口狀態(tài)優(yōu)化為三種禁用、學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)(forwarding)，二者的比較如表2所示，各種端口狀態(tài)的特點(diǎn)如下：

表2 MSTP/STP端口狀態(tài)對(duì)比情況

Blocking(阻塞)：當(dāng)端口處于阻塞狀態(tài)時(shí)，不參與數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，但此時(shí)端口可以接收配置消息，并將其交給CPU處理，同時(shí)端口由于被阻塞，不能發(fā)送配置消息，也不進(jìn)行MAC地址學(xué)習(xí)。

Listening(偵聽)：當(dāng)端口處于偵聽狀態(tài)時(shí)，不參與數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也不進(jìn)行MAC地址學(xué)習(xí)，但能夠接收并發(fā)送配置消息。

Learning(學(xué)習(xí))：當(dāng)端口處于學(xué)習(xí)狀態(tài)時(shí)，不參與數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，可以進(jìn)行地址MAC地址學(xué)習(xí)，也能夠接收、處理和發(fā)送BPDU配置消息。

Forwarding(轉(zhuǎn)發(fā))：當(dāng)端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)時(shí)，端口可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)、接收和發(fā)送配置消息，進(jìn)行MAC地址學(xué)習(xí).

disable(禁用)：端口被禁用，相當(dāng)于物理上的斷開。

因此，RSTP的基本思想與STP是一致的，但RSTP對(duì)于網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)失去連通性處理的時(shí)間更迅速；不同于STP協(xié)議，RSTP協(xié)議在某些特殊情況下，但端口處于阻塞狀態(tài)時(shí)，可以直接進(jìn)入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，而生產(chǎn)樹協(xié)議需要2個(gè)Forward Delay時(shí)延。此外在快速生成樹協(xié)議中，定義了網(wǎng)絡(luò)邊緣端口，即直接與終端設(shè)備相連的端口，并且對(duì)于網(wǎng)絡(luò)邊緣端口，可以不需要時(shí)延，直接進(jìn)入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。同時(shí)在快速生成樹協(xié)議中，在網(wǎng)橋舊的根端口已經(jīng)進(jìn)入阻塞狀態(tài)后，新的根端口可以立即進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。最后在快速生成樹協(xié)議中，即使是網(wǎng)絡(luò)中非邊緣的指定端口，仍然能夠通過與相連接的網(wǎng)橋進(jìn)行1次握手，迅速進(jìn)入Forwarding狀態(tài)。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及仿真分析

通過設(shè)計(jì)一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌捎蒙蓸鋮f(xié)議技術(shù)，選定根交換機(jī)，根端口，指定端口等，確定阻口，設(shè)置不同的VLAN對(duì)應(yīng)不同的生成樹實(shí)例，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖杂Ｗo(hù)功能和流量的負(fù)載均衡。實(shí)驗(yàn)仿真主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)功能一：網(wǎng)絡(luò)冗余備用，環(huán)網(wǎng)自愈功能的仿真實(shí)現(xiàn)；

(2)功能二：單個(gè)vlan運(yùn)行單獨(dú)的生成樹實(shí)例，流量負(fù)載均衡的仿真實(shí)現(xiàn)。

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣榻B

圖3 仿真實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

仿真實(shí)驗(yàn)拓?fù)湓O(shè)計(jì)如圖3所示：Switch_A、Switch_B、Switch_C、Switch_D為Cisico二層交換機(jī)，型號(hào)為C2960X-24TS，這四臺(tái)設(shè)備組成一個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，其中，Switch_A、Switch_B為匯聚層核心設(shè)備，各自使用Fa0/24互聯(lián)，Switch_C、Switch_D為接入層設(shè)備，彼此各自使用Fa0/24互聯(lián)，同時(shí)Switch_C、Switch_D連接客戶側(cè)業(yè)務(wù)，分別使用各各自的Fa0/1、Fa0/2端口互聯(lián)，圖中各用二臺(tái)PC表示客戶側(cè)業(yè)務(wù)。各個(gè)設(shè)備鏈路連接情況見表3所示，其中PC1-4分別配置IP地址為172.16.10.1-4。

表3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備鏈路端口表

3.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)配置及仿真分析

3.2.1 生成樹協(xié)議的運(yùn)行及網(wǎng)絡(luò)自愈功能的實(shí)現(xiàn)

在圖1的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，四臺(tái)C2960X-24TS交換機(jī)運(yùn)行STP協(xié)議，在生成樹協(xié)議中，根交換機(jī)、根端口，指定端口、阻塞端口的確定可有協(xié)議自行協(xié)商確定，如圖4(a)所示，阻塞端口為Switch_D的Fa0/24端口(圖a中橙色的端口)。在實(shí)驗(yàn)中，通過關(guān)閉Switch_C的Fa0/24端口模擬Switch_C-Switch_D的鏈路中斷(圖b中紅色的端口)。

(a)

(b)

(c)

(d)圖4 生成樹協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)自愈功能的實(shí)現(xiàn)

在上述(a)(b)兩種情況下，分別在CPT仿真軟件中運(yùn)行ICMP報(bào)文協(xié)議，從實(shí)時(shí)模式切換到仿真模式，圖4(a)對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果為圖c，此時(shí)由于Switch_D的Fa0/24端口為阻塞端口，路由為Switch_C-Switch_A-Switch_B-Switch_D，當(dāng)圖4(b)中Switch_A-Switch_B的鏈路中斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果為圖4(c)，網(wǎng)絡(luò)自愈后的路由為Switch_C-Switch_D。

在實(shí)驗(yàn)過程中，使用PC1一直PING PC3，針對(duì)圖1的拓?fù)?，考慮三種情況的對(duì)比：①不運(yùn)用生成樹時(shí)②運(yùn)行生成協(xié)議時(shí)③運(yùn)行快速生成協(xié)議(RPVST)時(shí)。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不運(yùn)行生成樹協(xié)議時(shí)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，主備路由不發(fā)生切換，整個(gè)網(wǎng)關(guān)拓?fù)潆m然有冗余，但主備無法自動(dòng)切換，網(wǎng)絡(luò)無自愈功能；運(yùn)行STP協(xié)議時(shí)，在主用路由中斷后，仿真軟件在中斷4個(gè)ICMP報(bào)文后自動(dòng)切換到備用路由；運(yùn)用運(yùn)行快速生成協(xié)議(RPVST)時(shí)，主用鏈路中斷未發(fā)現(xiàn)鏈路中斷,表明可快速進(jìn)行主備切換。同時(shí)，備主切換觀察現(xiàn)場相同，也進(jìn)一步驗(yàn)證了本文的理論描述。

自此，從以上仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可以看出，運(yùn)行了快速生成樹協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，在存在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂鄠浞莸那闆r，在發(fā)送網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，可從主用路徑自動(dòng)切換到阻塞端口所在的備用路徑，實(shí)現(xiàn)了拓?fù)淙哂鄠浞萸闆r下網(wǎng)絡(luò)的自愈功能。

3.2.2 生成樹協(xié)議的運(yùn)行及網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)

在圖1的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，采用cisico針對(duì)RSTP的改進(jìn)RPVST,即每VALN一棵生成樹，運(yùn)行支持多VLAN的多生成樹協(xié)議，在本文仿真實(shí)驗(yàn)中，配置VLAN1和VLAN2分別對(duì)應(yīng)各自的生成樹實(shí)例，同時(shí)讓網(wǎng)絡(luò)中不存在環(huán)路，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的負(fù)載均衡，基本配置結(jié)果如下：

①利用VTP創(chuàng)建VLAN，配置鏈路狀態(tài)Trunk

Switch_A(config) # interface range fastEthernet 0/23-24

Switch_A(config-if-range)# switchport trunk encapsulation

dot1q

Switch_A(config-if-range) switchport mode trunk

Switch_A(config) # spanning-tree mode rapid-pvst

Switch_A(config) # vtp domain csc

Switch_A(config) # vtp mode server

Switch_A(config) # vlan 1

Switch_B(config) # interface range fastEthernet 0/23-24

Switch_B(config-if-range)# switchport trunk encapsulation

dot1q

Switch_B(config-if-range) spanning-tree mode rapid-pvst Switch_B(config-if-range) switchport mode trunk

Switch_B(config) # vtp domain csc

Switch_B(config) # vlan 2

此外Switch_C、Switch_C交換機(jī)的配置通Switch_B相同。

②手動(dòng)指定Vlan對(duì)應(yīng)的生成樹實(shí)例的根交換機(jī)位置

Switch_A(config) # spanning-tree vlan 2 priority 4096

Switch_B(config) # spanning-tree vlan 1 priority 4096

③查看vlan與生成樹實(shí)例對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的負(fù)載均衡

圖6 Switch_C查詢生成樹實(shí)例

圖7 Switch_D查詢生成樹實(shí)例

通過查看Switch_C對(duì)應(yīng)VLAN1的生成樹，如圖6所示，此時(shí)生成樹的根節(jié)點(diǎn)為Switch_A，查看Switch_C對(duì)應(yīng)VLAN2的生成樹，如圖7所示，此時(shí)生成樹的根節(jié)點(diǎn)為Switch_B。由此可見，對(duì)于不同的vlan數(shù)據(jù)，其選擇轉(zhuǎn)發(fā)的根節(jié)點(diǎn)不同，從而實(shí)現(xiàn)了基于不同vlan的流量負(fù)載均衡。

結(jié)語

綜上所述，在網(wǎng)絡(luò)中配置快速生成樹協(xié)議，在思科路由器網(wǎng)絡(luò)中部署快速生成樹RPVST協(xié)議，分析了設(shè)備的配置具體過程以及交換機(jī)的配置命令和生成樹信息，通過阻塞端口的選定及單個(gè)vlan和生成樹實(shí)例的映射，表明生成樹系列協(xié)議可以避免網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，能夠?qū)崿F(xiàn)冗余備份網(wǎng)絡(luò)下的自愈功能及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎铝髁控?fù)載均衡，增加了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和健壯性，提升了網(wǎng)絡(luò)的綜合性能，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案具有一定的理論指導(dǎo)及工程實(shí)踐意義。