Hướng dẫn cấu hình Spanning Tree Protocol

Hướng dẫn cấu hình Spanning Tree Protocol

Spanning Tree Protocol là gì?

Giao thức Spanning Tree (STP) đảm bảo cấu trúc liên kết không có vòng lặp trong mạng cục bộ (LAN) được tạo thành từ các thiết bị chuyển mạch.

Mong muốn có các liên kết dự phòng trong mạng LAN được chuyển mạch để một lỗi liên kết đơn lẻ không thể làm gián đoạn hoạt động bình thường của mạng.

Nhưng các liên kết dự phòng cũng có thể gây ra các vòng chuyển đổi vật lý không mong muốn. STP cho phép có dự phòng vật lý đồng thời ngăn chặn các vòng lặp và các nhược điểm liên quan.

Giao thức Spanning Tree được chuẩn hóa thành IEEE 802.1D . Cisco đã giới thiệu một số cải tiến đối với hoạt động STP tiêu chuẩn mà sau này được kết hợp trong Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) được định nghĩa là IEEE 802.1w.

Cấu hình Spanning Tree Protocol

Chúng tôi sẽ tập trung vào các lệnh xác minh và cấu hình Giao thức Spanning Tree (STP) trong hướng dẫn này, như được triển khai trên các thiết bị chuyển mạch của Cisco. Hình 1 cho thấy cấu trúc liên kết với ba thiết bị chuyển mạch Cisco Catalyst 3550 đã được sử dụng.

Có ba liên kết trung kế như trong hình 

• SW1 Fa0/1 – SW2 Fa0/1
• SW2 Fa0/2 – SW3 Fa0/1
• SW3 Fa0/2 – SW1 Fa0/2

Ba công tắc được kết nối với nhau và được bật và không có bất kỳ cấu hình bổ sung nào, ba trung kế đã được thương lượng linh hoạt bởi Giao thức Dynamic Trunking Protocol(DTP). Hãy xác minh các trung kế được thiết lập thành công trên SW1.

SW1#show interfaces trunk

Port     Mode        Encapsulation  Status      Native vlan

Fa0/1    desirable    n-isl            trunking           1
Fa0/2    desirable    n-isl            trunking           1

Bạn có thể sử dụng các lệnh tương tự trên SW2 và SW3 để xác minh thiết lập trung kế thành công. Ba chế độ cây bao trùm có thể được cấu hình trên các thiết bị chuyển mạch của Cisco như được hiển thị trong đầu ra bên dưới.

SW1(config)#spanning-tree mode ?
mst         Multiple spanning tree mode
pvst        Per-Vlan spanning tree mode
rapid-pvst  Per-Vlan rapid spanning tree mode

Theo mặc định, các thiết bị chuyển mạch Cisco Catalyst 3550 được sử dụng để xây dựng kịch bản này đã bật Spanning Tree ở chế độ pvst . PVST là viết tắt của Per-VLAN Spanning Tree Protocol và chế độ này chạy một phiên bản của IEEE 802.1d STP cho mỗi VLAN.

Đầu ra của lệnh show spanning-tree summarybên dưới cho thấy spanning tree đang chạy ở chế độ pvst trên SW1.

SW3#show spanning-tree summary

Switch is in pvst mode
Root bridge for: none
Extended system ID           is enabled
Portfast Default             is disabled
PortFast BPDU Guard Default  is disabled
Portfast BPDU Filter Default is disabled
Loopguard Default            is disabled
EtherChannel misconfig guard is enabled
UplinkFast                   is disabled
BackboneFast                 is disabled
Configured Pathcost method used is short

Bước đầu tiên trong quá trình hội tụ Spanning Tree đến việc chọn Switch gốc. Switch có Bridge ID thấp nhất sẽ thắng cuộc bầu cử.

Bridge ID chuẩn là một giá trị 8 byte được tạo thành từ mức ưu tiên 2 byte và địa chỉ MAC 6 byte duy nhất cho Switch đó. Bạn có thể sử dụng lệnh show spanning-tree bridge id để tìm Bridge của một switch.

SW1#show spanning-tree bridge id
VLAN0001         8001.0016.c831.9000

SW2#show spanning-tree bridge id
VLAN0001         8001.000f.24b7.1400

SW3#show spanning-tree bridge id
VLAN0001         8001.000f.233b.8a80

Công tắc có Bridge ID thấp nhất sẽ thắng cuộc bầu chọn gốc. Trong kịch bản của chúng tôi, SW3 tình cờ có Bridge ID thấp nhất nên nó sẽ trở thành Switch gốc.

Bạn có thể tác động đến việc bầu chọn Switch gốc cho một VLAN bằng cách điều chỉnh mức độ ưu tiên như minh họa bên dưới, tuy nhiên, chúng tôi sẽ tuân theo mức độ ưu tiên mặc định trong trường hợp này.

SW3(config)#spanning-tree vlan 1 ưu
tiên SW3(config)#spanning-tree vlan 1 ?

<0-61440> cầu ưu tiên theo gia số 4096

Bạn có thể thấy bằng cách chạy lệnh show spanning-tree root ID gốc khớp với bridge ID của SW3 cho biết đó là Switch gốc.

Xin lưu ý trong đầu ra lệnh bên dưới rằng mức độ ưu tiên được hiển thị dưới dạng giá trị thập phân 32769 bằng hệ thập lục phân 8001 được hiển thị như một phần của tất cả các bridge ID trước đó.

SW3#show spanning-tree root

Root  Hello  Max  Fwd
Vlan          Root ID           RootCost  HelloTime   MaxAge  FwdDly   Root Port
———- ——————– —- ——- — —–  ———

VLAN0001   32769 000f.233b.8a80    0    2   20  15

Bước tiếp theo trong quá trình hội tụ STP là mỗi switch xác định cổng gốc (RP) của nó, cổng nào có đường dẫn trở lại gốc với Cost thấp nhất.

Cost đường dẫn được tính bằng cách cộng cost STP của tất cả các giao diện gửi đi trên đường dẫn đến switch gốc. Giao diện Fast Ethernet được sử dụng trong trường hợp này có giá mặc định là 19 mỗi giao diện.

Switch gốc không có cổng gốc vì chính nó là gốc; tất cả các cổng trên công tắc gốc là các cổng được chỉ định. SW1 ổn định với việc có Fa0/2 làm cổng gốc trong khi SW2 cũng có Fa0/2 làm cổng gốc.

Bước quan trọng cuối cùng liên quan đến việc xác định cổng xác định (DP) cho mỗi segment . Khi nhiều bộ chuyển mạch kết nối với cùng một segment, đây là giao diện chuyển đổi cung cấp đường dẫn Cost thấp nhất trở lại gốc cho phân đoạn đó.

Kịch bản của chúng tôi có ba phân đoạn và một cổng được chỉ định duy nhất đã được xác định cho từng phân đoạn như trong hình. Lệnh show spanning-tree được thực thi trên SW1, SW2 và SW3 xác thực các dữ kiện này.

SW1#show spanning-tree

VLAN0001

Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID    Priority    32769
Address     000f.233b.8a80
Cost        19
Port        2 (FastEthernet0/2)
Hello Time  2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address     0016.c831.9000
Hello Time  2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300

Interface           Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
——————- —- — ——— ——– —————–

Fa0/1               Altn BLK 19        128.1    P2p
Fa0/2               Root FWD 19        128.2    P2p

SW2#show spanning-tree

VLAN0001
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID    Priority    32769
Address     000f.233b.8a80
Cost        19
Port        2 (FastEthernet0/2)
Hello Time  2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec

Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address     000f.24b7.1400
Hello Time  2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time  300

Interface           Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
——————- —- — ——— ——– —————–

Fa0/1               Desg FWD 19        128.1    P2p
Fa0/2               Root FWD 19        128.2    P2p

SW3#show spanning-tree

VLAN0001
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID    Priority    32769
Address     000f.233b.8a80
This bridge is the root
Hello Time  2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address     000f.233b.8a80
Hello Time  2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time  300

Interface           Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
——————- —- — ——— ——– —————–

Fa0/1               Desg FWD 19        128.1    P2p
Fa0/2               Desg FWD 19        128.2    P2p