Cisco局域网交换基础_Ch10..docVIP

本章包括下列主题： · 利用生成树避免环路； · 生成树收敛； · 快速生成树协议； · 理解多生成树； · 单向链路检测。 第10章 实施和调整生成树 本书第1章“局域网交换技术基础”讨论了生成树算法的基础理论。本章将详细讨论生成树的复杂问题，其中包括如何利用诸多Cisco专有特性避免网络环路。因为应用和某些网络协议的敏感本质，所以要求网络能够快速收敛。基于上述原因，也就要求STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）能够快速而有效地处理收敛问题。为了能够解决第2层快速收敛和可扩展性问题，先后出现了RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树）和MST（Multiple Spanning Tree，多生成树）技术。 10.1 利用生成树避免环路 STP（IEEE 802.1D标准）具有两个直接的缺点。第一个问题是收敛性。对于第2层网络，它需要经过很长时间才能收敛。根据所发生的故障类型，STP需要经过30～50s的时间才能实现网络收敛。另外一个问题就是可能存在环路。如本书其他内容所讨论，环路会给网络带来灾难性的后果。Cisco推出诸多特性（例如PortFast、根防护和环路防护等）来缓解环路故障，本章接下来将展开讨论。 10.1.1 PortFast PortFast特性能够跳跃生成树状态的多个阶段，并且能够使得阻塞状态的端口立即进入转发状态。采用PortFast特性的两个原因分别是：首先，正常的生成树状态转换会产生一定的延迟，它会引起启动故障。例如，某个用户正在试图登录主机，但因为端口正在经历生成树的几种状态，所以就会导致用户登录屏幕超时退出。端口大约需要30s才能转换到转发状态。当端口处于转换过程的时候，如果Windows软件 试图登录服务器，那么因为主机尚未建立完整的网络连接，所以会导致登录过程失败。对于采用Novell客户端的用户，这种问题就非常普遍。 采用PortFast特性的第二个原因是：当主机连接或脱离端口的时候，它不会产生TCN（Topology Change Notification，拓扑变更通告）。这个原因是非常重要的。如果在主机端口禁用PortFast，那么一旦用户重新启动或关闭计算机，交换机就会产生TCN，并且在网桥的根端口上转发，如图10-1所示。 图10-1 TCN更新 上行指定交换机将向交换机返回TCA（Topology Change Acknowledgment，拓扑变更确认）。这种过程将一直持续到根交换机接收到TCN为止。根交换机将对CAM（content-addressable memory，内容寻址内存）条目进行复位，周期从5min调整为15s（转发延迟）；在重新转换回5min计时器之前，新CAM条目将持续35s（最大寿命20s+转发延迟15s）。通过发送配置BPDU（bridge protocol data unit，桥接协议数据单元），根交换机能够将拓扑和计时器变更通知给所有的交换机。如果交换机端口没有参与生成树，那么上述过程就是不必要的。当用户计算机加入或脱离网桥的时候，生成树不会发生变更。基于上述原因，PortFast配置适合于主机端口。 因为交换机参与生成树拓扑，所以交换机间链路不应当启用PortFast特性。如果交换机在启用PortFast的端口上接收到配置BPDU，那么它将使得端口重新经历正常的生成树状态。这种方式有助于避免发生网络环路。 例10-1给出如何在主机端口（3/1）上配置PortFast特性。在启用PortFast特性的时候，交换机会弹出警告信息，它会提示工程人员哪些设备不应当启用PortFast特性。 例10-1 启用PortFast特性 如例10-2所示，通过执行show spantree命令，将能够查看已经启用PortFast特性的接口的全面信息。 例10-2 VLAN 3的生成树信息 （待续） 一、PortFast BPDU防护 BPDU防护能够进一步避免发生网络环路。如果端口已经启用PortFast，那么因为这些端口不参与生成树，所以它们不应当接收任何BPDU。基于上述原因，这些端口所接收的任何BPDU都是无效的。在某些情况下，有些人可能会有意无意地在PortFast端口上连接新的交换机，或者将PortFast端口连接到其他交换机。默认情况下，如果PortFast端口接收到BPDU报文，那么就会使端口进入阻塞状态，随后会使端口经历正常的生成树过程，并且会关闭PortFast特性。PortFast端口接收到BPDU时，BPDU防护特性会完全禁用该端口。如果希望使端口脱离“err-disabled”状态，那么就必须通过手工