南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 李成鑫

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中交換機與交換機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，但是它對網(wǎng)絡(luò)所帶來的問題要比它對網(wǎng)絡(luò)帶來的好處要嚴(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。為了在交換機與交換機之間解決冗余鏈路的引入所帶來的諸多問題，引入了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的生成樹協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，即美國電子和電氣工程師協(xié)會（IEEE）所制定的IEEE802.1d協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。本文就交換機與交換機之間冗余鏈路連接的生成樹協(xié)議在實訓(xùn)教學(xué)過程中如何設(shè)計和實現(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，在交換機與交換機之間，往往需要連接多條線路，在網(wǎng)絡(luò)運行過程中，如果由于各種因素造成某條線路斷開，則其他連接的線路繼續(xù)工作，不至于使網(wǎng)絡(luò)由于某條線路的斷開而癱瘓，這就是所謂的“冗余鏈路”。

2.生成樹協(xié)議

為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠運行，交換機與交換機之間引入了冗余鏈路，即使用兩條或兩條以上的多條線路的連接，想法是假如一條線路斷開，其他線路繼續(xù)運行，即所謂的冗余鏈路。但冗余鏈路的引入，它帶來的好處遠(yuǎn)沒有它對整個網(wǎng)絡(luò)帶來的問題要嚴(yán)重的多。多條線路的使用，就構(gòu)成了環(huán)路，交換機并不知道如何來處理環(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，最終將造成整個交換型網(wǎng)絡(luò)的癱瘓（程慶梅.創(chuàng)建高級交換型互聯(lián)網(wǎng)[M].北京機械工業(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的諸多問題，按照美國電子和電氣工程師協(xié)會（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協(xié)議。生成樹協(xié)議要解決的最大問題是將存在于交換網(wǎng)絡(luò)中的物理環(huán)路轉(zhuǎn)變成一個在交換網(wǎng)絡(luò)中不存在環(huán)路的樹形結(jié)構(gòu)的邏輯網(wǎng)絡(luò)，和自然界中生長的樹一樣由樹根向樹梢生長。對于一個交換網(wǎng)絡(luò)中存在的物理環(huán)路，所帶來的危害是非常嚴(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)配置成一個邏輯樹形結(jié)構(gòu)即可。

美國電子和電氣工程師協(xié)會（IEEE）所制定的IEEE802.1d協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，是在交換機上進(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狀態(tài)，使得網(wǎng)絡(luò)中使用冗余鏈路的端口之間通信時，只使用一對端口進(jìn)行通信，當(dāng)正常使用的一對端口之間出現(xiàn)各種各樣的故障，處于斷開狀態(tài)，無法保障正常進(jìn)行通信時，IEEE802.1d協(xié)議將在交換機內(nèi)部重新進(jìn)行計算，將處于斷開狀態(tài)的端口重新進(jìn)行連接，恢復(fù)此對端口的數(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].北京機械工業(yè)出版社,2010,8）。

3.設(shè)計與實現(xiàn)交換機生成樹協(xié)議實訓(xùn)的配置

3.1 生成樹協(xié)議實訓(xùn)目標(biāo)

創(chuàng)建和構(gòu)造高級交換型的局域網(wǎng)環(huán)境，通過在不同的交換機上配置或設(shè)置生成樹協(xié)議，實現(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，并通過查看交換機冗余鏈路連接的各端口的指示燈的狀態(tài)了解生成樹協(xié)議（STP）的工作原理和運行過程。

3.2 生成樹協(xié)議實訓(xùn)設(shè)備

（1）DCRS-5650-52CT交換機2臺

（2）PC機2臺

（3）Console線2根

（4）直通網(wǎng)線2根

3.3 生成樹協(xié)議實訓(xùn)拓?fù)?/h3>

3.4 生成樹協(xié)議實訓(xùn)設(shè)置

(1)交換機IP地址的設(shè)置：

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

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

(2)PC機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)線連接：

3.5 生成樹協(xié)議實訓(xùn)步驟

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

配置交換機A：

switch#config ！進(jìn)入全局配置模式

switch(Config)#hostname SWA ！把交換機改名為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B：

switch#config ！進(jìn)入全局配置模式

switch(Config)#hostname SWB ！把交換機改名為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命令驗證 PC1、 PC2 是否連通

（1）PC1、PC2不通；

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

步驟3：在交換機中進(jìn)行配置，啟用生成樹協(xié)議

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

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

MSTP is enabled successfully.

SWA(Config)#

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

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

MSTP is enabled successfully.

SWB(Config)#

步驟4：用Show spanning-tree命令查看和驗證配置

SWA(config)#sh spanning-tree ！查看生成樹協(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A的1端口，根交換機是交換機B。

步驟5：繼續(xù)PC1 ping PC2

（1）此時，PC1和PC2是能夠 ping通，說明在交換機中已經(jīng)啟用了生成樹協(xié)議。

（2）拔掉交換機A端口1上連接的網(wǎng)線，經(jīng)過一段時間，觀察各端口指示燈的閃爍狀態(tài)，會發(fā)現(xiàn)原來處于阻斷狀態(tài)的端口的指示燈會閃爍起來，說明交換機中生成樹協(xié)議進(jìn)行了重新計算，將原來處于阻塞狀態(tài)的端口又重新打開，這就是冗余鏈路在交換機上啟用生成樹協(xié)議所帶來的優(yōu)越性，提高網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性。

4.結(jié)語

通過對交換機中生成樹協(xié)議（STP）的配置和應(yīng)用，其目的是讓學(xué)生掌握生成樹協(xié)議的基本工作原理和配置方法，借此希望通過實訓(xùn)的過程和結(jié)果對啟用生成樹協(xié)議的驗證，從而能夠幫助我們構(gòu)建可靠、安全、高效的高級交換型網(wǎng)絡(luò)。