Spanning tree extend system id cisco что это

Дополнения к STP и 802.1D: 802.1t

Продолжаем изучать тонкости свичинга.

Сегодня поговорим про 802.1t – небольшой, но важный стандарт, влияющий на логику работы многих современных технологий коммутации. Я предполагаю, что Вы знаете вопросы коммутации хотя бы на уровне CCNA.

Оглавление

История 802.1t и современная ситуация

История 802.1t началась в 1998 году, а фактически стандарт установился к 2001 году. Задачи, которые стояли перед 802.1t, были простыми – расширить базовую спецификацию 802.1D тем, чего в ней не хватало на тот момент.

Например, есть 802.1D BPDU. Есть проблема, состоящая в том, что сама по себе BPDU никак не относится ни к какому VLAN (нет в ней поля такого), поэтому BPDU в случае работы сети с 802.1Q нуждается в том, чтобы постоянно передаваться и обрабатываться вместе с 802.1Q или другим (Cisco ISL) транковым заголовком.

Более того, выявилась проблема с поддержкой большого числа VLAN’ов на одном коммутаторе. По стандарту 802.1D требовалось, чтобы все коммутаторы в сегменте, запускающие Spanning Tree, обладали уникальными BID. Так как базовый MAC-адрес у устройства один, а приоритет выставляется дефолтный, то получается, что коммутатору, при наличии более чем 1го работающего экземпляра Spanning Tree, надо как-то выходить из ситуации. Например, резервировать под себя пачку MAC’ов, чтобы использовать их как уникальный идентификатор для каждого BID в каждом VLAN. Это получается, что если коммутатор декларирует поддержку 1024 VLAN, ему надо резервировать 2048+ MAC-адресов – ведь в каждом VLAN может быть L3-интерфейс и работающий [tech code=’STP’ text=’Spanning Tree’]. Это очень неэкономно и неудобно, да и пространство MAC-адресов не резиновое, особенно в пределах OUI одиночного производителя.

Необходимо было также “узаконить” понятие edge port – в плане STP это делала Cisco в своём [tech code=’PORTFAST’ text=’PortFast’], но всё же хотелось стандартизовать то, что бывают такие порты, которые находятся “по краям” L2-домена с рабочим 802.1D, за ними не должно быть других коммутаторов. Учёт их существования может значительно упростить работу протоколов семейства Spanning Tree.

Кроме того, классическая формула стоимостей 802.1D также нуждалась в пересмотре – в LAN появлялись всё большие и большие скорости, и ситуация, когда всё, начиная с 10 гигабит, превращалось в одинаково стоящее “очень быстрое”, была неудобна.

Все эти технические нововведения являлись, по сути, корректировкой существующего стандарта 802.1D – поэтому 802.1t прожил от 2001 до 2004 года, после чего вошёл в состав 802.1D-2004 и последующих версий, перестав существовать как самостоятельный стандарт.

Давайте посмотрим, какие изменения добавила поддержка 802.1t в рамочный и общий 802.1D.

802.1t и изменение формата BID

Пожалуй, самое наглядное изменение в 802.1t – это смена формата BID. Вспомним, как у нас обычно делается Bridge ID – берётся 48 бит base MAC, перед ними добавляется 16 бит приоритета, и полученное 64х битовое целое называется Bridge ID и используется для задач настройки Spanning Tree.

Когда изыскивались способы добавить доп.идентификатор в BPDU, то, понятное дело, меньше всего хотелось менять формат и размер, просто добавив новое поле – это автоматически привело бы к тому, что появился бы новый STP, не совместимый со старым. И задача была отлично решена.

Суть решения проста – в обычной кампусной сети отдавать на приоритет коммутатора 16 бит – слишком много. Это, по сути, позволит администратору распределить по рангу 65536 потенциальных root-коммутаторов. А администратору нужно обычно только 3 приоритета – для primary root, для secondary root, и для остальных. Поэтому было решено “откусить” от 16 бит Bridge Priority двенадцать (чтобы поместился VLAN ID), оставшиеся 4 бита по-прежнему будут приоритетом, а вот 12 новых – полем для доп. идентификатора, который может быть как номером VLAN, так, допустим, и идентификатором в MST 802.1s (т.е. применение extended system ID не ограничивается записью туда номера VLAN).

По сути, произошёл уход от схемы “Один коммутатор = один BID” к схеме “Один экземпляр Spanning Tree на данном коммутаторе = один BID”. Вместо того, чтобы делать по уникальному base mac или производному от него на каждый экземпляр Spanning Tree, теперь стало возможным держать много экземпляров, работая с одним base mac.

При выводе – например, у команды #show spanning-tree – ситуация со включённым 802.1t выглядит так – выводится поле Bridge Priority, обрабатываемое как старый, 16ти битовый вариант, а дальше в скобках – отдельно значение приоритета и отдельно значение extend-id, по сути – номер VLAN’а. Так как приоритет формируется как “4 бита, сдвинутые налево на 12”, то сумма данных значений и даёт классический вариант.

Замечу, что на работу spanning tree внутри VLAN’а это никак не влияет – так как у всех устройств extend-id будет одинаковый, они, как и раньше, будут меряться друг с другом числовым значением поля приоритета + base mac.

802.1t и новые стоимости STP

Эти стоимости хорошо заметны визуально – все они обычно начинаются с двойки и считаются по формуле “подели reference bandwidth 20 Тбит на bandwidth интерфейса”. Поэтому 10 Тбит = 2, 1 Тбит = 20, 100 Гбит = 200 и так далее.

Добавлю, что ручное согласование того, чтобы у всех коммутаторов в L2-сегменте использовалась единая логика подсчёта метрики – задача администратора, автоматически это не делается.

802.1t и классификация портов

По сути, в 802.1t появился термин edge port, который указывал, что данный порт изначально не участвует в работе STP (а также то, что в случае получения хотя бы одной BPDU данный статус с него снимается). Структуры для управления этим статусом через SNMP были стандартизированы немного позже – RFC 4318. На коммутаторах Cisco вы можете присвоить порту данный статус классическим способом:

Иногда ошибочно считается, что это работает только для access-портов – это не так, транки тоже можно сделать portfast – это нужно, например, в сценарии router-on-a-stick или в случае, когда у Вас до сервера идёт транк (допустим, на нём несколько пачек виртуальных машин в разных VLAN’ах и надо обеспечить возможность Live Migration). Это обычно делается командой:

(config-if)#spanning-tree portfast trunk

на транковом интерфейсе.

Настройка 802.1t на коммутаторах Cisco

Настройка достаточно проста. Вам надо лишь включить поддержку данной технологии на уровне системы. На уровне отдельного порта это, как понятно, сделать не получится.

(config)#spanning-tree extend system-id

У большинства новых устройств эта технология включена по умолчанию, ну а у части её уже и выключить нельзя.

Проверить текущее состояние 802.1t на устройстве можно так:

(config)#show spanning-tree summary | include Extended

Заключение

Коммутация в локальных сетях – это интересно, а хорошее знание коммутации в локальных сетях – необходимо. Именно детальное знание мелочей превращает хорошего ремесленника в мастера своего дела. На данный момент уровень знаний CCNP Routing and Switching – в частности, если про нашу тему, то курса Cisco SWITCH 2.0 – является абсолютным минимумом для знания основ LAN-коммутации. А ведь ещё есть и провайдерская коммутация, и коммутация в датацентрах – и везде всё интересное.

Источник

STP в Cisco

Материал из Xgu.ru

Данная страница находится в разработке. Эта страница ещё не закончена. Информация, представленная здесь, может оказаться неполной или неверной.

Если вы считаете, что её стоило бы доработать как можно быстрее, пожалуйста, скажите об этом.

На этой странице описывается процедура настройки различных версий протокола Spanning Tree на коммутаторах Cisco.

Содержание

[править] Петли в сети

Петли в коммутируемой сети могут возникнуть по нескольким причинам:

[править] Настройки по умолчанию

Настройки STP по умолчанию (для коммутатора 3550):

Hello time: 2 секунд

Forward-delay time: 15 секунд

Maximum-aging time: 20 секунд

Transmit hold count: 6 BPDU

[править] Настройка PVST+

Включить PVST+ в VLAN (по умолчанию включен):

[править] Настройка Rapid PVST+

Включение Rapid PVST:

[править] Настройка MST

Задачи по настройке MST:

[править] Опциональные настройки STP

Функции PortFast, BPDU guard, BPDU filtering, EtherChannel guard, root guard или loop guard могут быть настроены в режиме PVST+, rapid PVST+ или MSTP.

Функции UplinkFast, BackboneFast или cross-stack UplinkFast могут быть настроены в режиме rapid PVST+ или MSTP, но они будут оставаться выключенными (inactive) до тех пор пока режим не будет изменен на PVST+.

[править] Настройки по умолчанию опциональных функций

[править] Port Fast

Portfast — функция, которая позволяет порту пропустить состояния listening и learning и сразу же перейти в состояние forwarding. Настраивается на портах уровня доступа, к которым подключены пользователи или сервера.

Фактически, PortFast меняет две вещи в стандартной работе STP:

Когда на интерфейсе включен PortFast, он все равно отправляет BPDU.

Но, если включить PortFast на портах, которые соединены с другими коммутаторами, то есть риск создания петли. Так как, после получения BPDU порт остается в состоянии Forwarding. За это время, уже может образоваться петля.

Поэтому, в связке с PortFast, как правило, используется BPDUGuard (хотя и это, конечно же, не даст 100% гарантии, что не будет петли).

[править] Настройка Port Fast

Синтаксис команды для настройки Port Fast на интерфейсе:

Настройка Port Fast на access-интерфейсе:

Настройка Port Fast на интерфейсе, который работает в режиме trunk (тегированый порт):

Если на интерфейсе, который работает в режиме транка выполнить команду без параметра trunk, то функция Port Fast не будет применена.

Функцию Port Fast можно настроить глобально на всех интерфейсах в режиме access:

Отключить Port Fast на интерфейсе:

[править] Просмотр информации о настройках Port Fast

Просмотр информации о статусе функции Port Fast на интерфейсе:

Просмотр информации о настройках spanning-tree на интерфейсе:

Если Port Fast была включена глобально на всех access-портах, то это можно посмотреть в суммарной информации о настройках STP на коммутаторе:

[править] UplinkFast

Проприетарное усовершенствование протокола 802.1D сделанное Cisco. В RSTP эта функция не используются, так как улучшения уже встроены в протокол.

После включения UplinkFast на коммутаторе:

Если основной RP выходит из строя, то коммутатор сразу переключается на запасной и переводит его в состояние forward.

Кроме того, UplinkFast позволяет коммутаторам обновить записи в таблицах коммутации, без использования TCN. Вместо TCN коммутатор находит MAC-адреса всех локальных устройств и отправляет один multicast фрейм с каждым MAC-адресом в поле отправитель. Удаляются также остальные записи в таблицы коммутации самого коммутатора.

[править] BackboneFast

Проприетарное усовершенствование протокола 802.1D сделанное Cisco. В RSTP эта функция не используются, так как улучшения уже встроены в протокол.

Позволяет быстрее найти альтернативный путь, после изменения топологии. Для того чтобы функция работала, необходимо включить её на всех коммутаторах в сети.

[править] Безопасность STP

[править] BPDU Guard

BPDU Guard — функция, которая позволяет выключать порт при получении BPDU.

Может быть включена глобально на коммутаторе или на интерфейсе, у этих режимов есть некоторые отличия:

[править] Настройка BPDU Guard

Включение BPDU Guard глобально на коммутаторе, на портах с включенной функцией Port Fast:

Хотя в команде, которая включает BPDU Guard глобально на коммутаторе, есть параметр portfast, применение этой команды не включает функцию Port Fast. Она должна быть настроена отдельно.

Настройка BPDU Guard на интерфейсе:

[править] Просмотр информации о настройках BPDU Guard

Просмотр информации о настройках spanning-tree на интерфейсе:

Если функция BPDU Guard была включена глобально на коммутаторе, то это можно посмотреть в суммарной информации о настройках STP на коммутаторе:

[править] BPDU Filtering

BPDU Filtering — после включения функции, порт не принимает и не отправляет BPDU.

Может быть включена глобально на коммутаторе или на интерфейсе, у этих режимов есть некоторые отличия:

Возможные комбинации при включении BPDU Filtering глобально или на интерфейсе:

[править] Настройка BPDU Filtering

Включение BPDU Filtering глобально на коммутаторе, на портах с включенной функцией Port Fast:

Хотя в команде, которая включает BPDU Filtering глобально на коммутаторе, есть параметр portfast, применение этой команды не включает функцию Port Fast. Она должна быть настроена отдельно.

Настройка BPDU Filtering на интерфейсе:

[править] Просмотр информации о настройках BPDU Filtering

Просмотр информации о настройках spanning-tree на интерфейсе:

Если функция BPDU Filtering была включена глобально на коммутаторе, то это можно посмотреть в суммарной информации о настройках STP на коммутаторе:

[править] Root Guard

Включение Root Guard на интерфейсе (переводит порт в роль designated):

Посмотреть какие порты в состоянии inconsistent:

[править] Loop Guard

Одна из проблем с STP в том, что само оборудование, которое его использует, может быть причиной сбоя и создания петли. Для предотвращения подобных сбоев и была создана функция Loop Guard.

Описание Loop Guard

Как только на порт снова начинают поступать BPDU порт переводится в состояние согласно содержанию пакетов BPDU, а в логах появится следующее сообщение:

На каких портах следует включать Loop Guard? Наиболее очевидный ответ blocking. Однако это не всегда правильно. Loop guard должен быть включен на non-designated портах (более точно root и alternate портах).

По умолчанию Loop guard выключен. Для того что бы его включить используйте следующие команды:

Что бы включить Loop guard глобально:

Команда для проверки статуса Loop Guard:

[править] UDLD

[править] Совместимость и отличия функций

[править] Loop Guard в сравнении с UDLD

Функции Loop Guard и UDLD (Unidirectional Link Detection) частично совпадают друг с другом. Обе эти функции предназначены для борьбы с последствиями сбоев в функциональности STP. Однако есть небольшие отличия в функциональности.

Источник

Основы компьютерных сетей. Тема №7. Протокол связующего дерева: STP

Приветствую на очередной статье по основам компьютерных сетей. Сегодня затронем еще одно семейство протоколов в мире коммутации. И сегодня мы поговорим о протоколах связующего дерева или STP. Узнаем, как это дерево строиться, как можно им управлять, что такое петли, как с ними бороться. Тема интересная, поэтому приглашаю ознакомиться поподробнее.

P.S. Возможно, со временем список дополнится.

Долго думал с чего начать. По-хорошему начинать надо с теории. Но смысл разбирать протокол, когда еще не сталкивался с проблемой, которую этот протокол может решить. Поэтому решил начать с небольшой практики и показать, обо что можно сразу споткнуться. Далее разобраться с это проблемой и показать, что делать дальше. Соберу самую обычную схему.

Есть 2 компьютера и 2 коммутатора, подключенных друг к другу. Адрес у PC1-192.168.1.2, а у PC2-192.168.1.3. Компьютеры общаются друг с другом, что-то друг другу отправляют. Но мы замечаем уязвимое место.

Если произойдет обрыв кабеля, то участники останутся без связи. И самая первая мысль, которая приходит в голову — это воткнуть еще один кабель. Но первая мысль не всегда бывает верна. На картинках это не показать, поэтому я покажу это в виде анимации.

Думаю заметили, как странно и синхронно замигали линки. Это явление зовут петлей. Чтобы подробнее с ней ознакомиться, необходимо перейти в режим симуляции. Открывайте спойлер ниже и любуйтесь.

Объясню подробнее. Итак, PC1 решает отправить пакет ICMP компьютеру PC2. Как правило, перед началом отправки, нужно узнать его MAC-адрес, и он пускает в ход ARP. Вспоминаем, как работают коммутаторы с ARP. Они отправляют его на все порты, кроме исходящего. Что происходит у нас.

Коммутатор, согласно своей логике, отправляет ARP на оба порта (fa0/2 и fa0/24). Но не отправляет его на fa0/1.

SW2 поступит точно также. Тот ARP, который он получил с порта fa0/24, он отправит на активный порт fa0/2. А второй ARP, полученный с порта fa0/2, отправит на fa0/24. Казалось бы, что мы уже получали с 24-ого порта ARP. Но тут нюанс. Мы получали ARP с другого порта и отдельным ARP сообщением. Поэтому для коммутатора — это 2 разных кадра и обрабатываются они независимо друг от друга. Ну а дальше по аналогии. SW2 отправит один из ARP-ов обратно на SW1, а тот, в свою очередь, обратно SW2. И гулять он будет так до бесконечности, пока не будет выдернут кабель или пока коммутатор не «захлебнется» кадрами и перестанет отвечать. Это и есть петля. Соответственно, чем больше коммутаторов, тем больше кадров будут создано, что приведет к быстрому отказу сети. Поэтому повышая избыточность соединений, мы повышаем вероятность получения петель. Кому интересно посмотреть на это мерцание у себя на компьютере, качайте отсюда.

Поняли ведущие умы, что это плохо и с этим нужно бороться. Задачу эту возложили на плечи выдающегося инженера Радию Перлман (Radia Joy Perlman) в 1985 году. В чем суть ее технологии. У вас есть N-ое количество коммутаторов, соединенных друг с другом. И перед тем, как передавать пользовательские данные, они ведут переговоры между собой на право стать корневым коммутатором или «root switch». Остальные коммутаторы оставляют включенными только те интерфейсы, которые ведут к корневому коммутатору, а остальные отключают. Тем самым, к каждому коммутатору можно попасть только по одному пути. Разберем этот процесс более подробно.

У нас есть 3 коммутатора, соединенных друг с другом.

Если плохо видно, можно кликнуть по ней и откроется оригинал изображения (открывайте изображение нажатием колеса мышки, либо правой кнопкой по «Открыть ссылку в новой вкладке», чтобы не закрывать саму статью).
Очень много непонятных полей. Ознакомимся с ними и приведем всю эту кашу в порядок.

Во многих изданиях «цисковских» и сторонних, работу STP показывают на примере 3 коммутаторов, соединенных между собой. Не буду отходить от традиции и сделаю аналогично.

И так как на коммутаторах работает протокол STP, им нужно выбрать того, кто будет главным в топологии или корневым (root). Для этого, они начинают обмениваться BPDU-кадрами. Вот тут как раз важны поля 5, 6 и 7. Я специально хочу остановиться на них. Изначально коммутаторы в поле 5 (Идентификатор корневого моста или Root Identifier) начинают записывать свой «приоритет + MAC-адрес». Если вручную ничего не менять, то приоритет равен 32678. Дальше коммутатор, который получит этот кадр от соседа, будет сравнивать свой «Root Identifier» с вновь прибывшим. Если он увидит, что у соседа этот Root ID ниже, то с этого момента он будет ретранслировать его BPDU. В результате в сети останется только один коммутатор, который будет генерировать BPDU.

В поле 6 «Root Path Cost» коммутатор запишет стоимость пути. При создании BPDU, корневой коммутатор записывает туда 0, так как это он и есть. А вот следующие коммутаторы уже начинают суммировать стоимость по таблице, представленной выше.

Ну и в поле 7 «Bridge Identifier» записывается связка «приоритет + MAC-адрес» самого коммутатора. То есть, если в «Root Identifier» всегда записывается связка корневого коммутатора, то в это поле, он всегда записывает свою. То есть при ретрансляции BPDU от соседа к соседу, коммутаторы сюда дописывают свой Bridge ID.

Скажу пару слов о связке «приоритет + MAC-адрес». Они ни в коем случае не суммируются. Знак «+» я вставил в том контексте, что они всегда работают вместе. Сначала коммутаторы, при проведении выборов, смотрят на приоритет. И если приоритеты равны (а по-умолчанию они равны), то начинает опираться на MAC-адреса. И тот, у кого MAC-адрес меньше, становится главным, корневым или root. Называйте как вам удобно. Вот приоритет нужен как раз для того, чтобы административно влиять на выбор корневого коммутатора. Представьте ситуацию, что у вас есть 2 коммутатора. Один из них новый и производительный, а второй старый, древний и в скором времени пойдет под списание. И тут выясняется, что у старого коммутатора MAC-адрес меньше, чем у нового коммутатора, а значит, при равных приоритетах, выигрывать всегда будет старый коммутатор. Вот для решения такой спорной задачи и нужен приоритет. Причем, когда вы меняете приоритет, он обязан быть кратным 4096 (то есть 32768, 28672, 24576 и так далее). Возвращаемся к схеме.

Ну и так как приоритеты у трех коммутаторов одинаковые, то выборы они начинают по MAC-адресам. Наименьший MAC-адрес у Switch 1 => он становится корневым.

Раз Switch 1 становится корневым, то он сразу переводит все свои интерфейсы в режим «Designated». То есть это порт, который имеет самый короткий путь до корневого коммутатора (в данном случае до самого себя).

Дальше Switch 2 и Switch 3 должны решить для себя, какой порт будет корневым. То есть тот порт, который имеет наименьшую стоимость пути до корневого коммутатора. Здесь все очевидно. Если вдруг получится, что стоимость по нескольким портам будет одинаковая, то он выберет порт с наименьшим порядковым номером или именем. Например, из портов fa0/1, fa0/2 и fa0/3, будет выбран fa0/1.

Root-порты определены, но что делать с линком между Switch 2 и Switch 3, ведь он может создать петлю?! Для ее предотвращения они договариваются, кто из них отключит свой порт.

Договариваться они будут также по Bridge ID. Приоритеты равны, поэтому смотрим по MAC-адресам. У Switch 2 MAC-адрес меньше, поэтому он переводит порт в режим «Designated», а Switch 3 в режим «Non-Designated». «Non-Designated» — такой режим, при котором порту запрещено передавать какие-либо данные, но разрешено слушать, что происходит в сети. То есть, если отвалится какой-то линк, он может включиться и полноправно работать.

Помимо ролей, у портов есть состояния, которые они должны пройти в обязательном порядке. Объясню на примере построенной топологии. Вот у нас построено выше дерево STP. Петель нет и все замечательно. Один из портов коммутатора Switch 3 находится в состоянии Blocking. Вот он слушает BPDU и никого не трогает. Но если вдруг отвалится где-то линк или произойдет изменение топологии, он сразу переходит в состояние Listening или Прослушивание. В этом состоянии он отправляет, слушает только BPDU кадры и обрабатывает полученную информацию. Если он видит, что у соседей параметры хуже, чем у него, то по истечении 15 секунд, переходит в следующее состояние Learning или Обучение. Эта фаза длится также 15 секунд. В «Learning» порт делает практически все тоже самое, что и в предыдущем состоянии, за исключением того, что теперь строит таблицу коммутации на основании полученных кадров. Если по истечении 15 секунд, он не получит BPDU с параметрами лучше, чем у него, то перейдет в последнее состояние Forwarding или Продвижение. Это такое финальное и полноправное состояние. Он обменивается не только служебной информацией, но и пользовательскими данными. То есть переход из состояния Listening в Forwarding длится 30 секунд.

Есть еще состояние Disable или Отключен, когда вручную отключаете порт, но я не считаю, что это состояние STP. В этом состоянии передаваться ничего не будет. Это, грубо говоря, физическое отключение порта.

Вышепоказанный пример — это работа классического протокола STP, который еще называют CST (Classic Spanning Tree). Одним из его минусов — это то, что он строит одно единственное дерево для всей топологии. А учитывая, что появились VLAN-ы, то нужно было модифицировать этот протокол под них. Cisco, как пионер, выпустила протокол PVST (Per-VLAN Spanning Tree). Он позволял строить отдельное дерево для каждого VLAN. Единственное, что он работал с ISL (проприетарный цисковский протокол, работающий с тегированными кадрами), который применялся только на устройствах данного производителя. Но с появлением открытого протокола 802.1q, они быстренько модернизировали PVST и дали ему имя PVST+. Работает он также, как и его предшественник, но с 802.1q. Нарисую схему и объясню более подробно.

Вот, к примеру, у меня есть 2 VLAN-а. И для каждого VLAN-а, протокол PVST+ строит отдельное дерево. В принципе — это его отличие от CST. Выборы и переходы проходят аналогично и с тем же интервалом по времени. К сожалению, или к счастью, современные Cisco-коммутаторы уже не поддерживают CST.

Поэтому попрактикуемся на PVST+. Тем более, что, при работе сети в одном VLAN-е (который является VLAN-ом по-умолчанию), он мало чем будет отличаться от классического STP.

Я уже быстренько собрал лабораторку из 3-х коммутаторов и сейчас все наглядно покажу.

И вот как только коммутаторы прошли все стадии, образуется STP-дерево.

Собственно, что и показано на рисунке.

Теперь покажу, что происходит с коммутаторами, когда дерево уже построено. По логике STP, корневой коммутатор должен отправлять Hello-кадр «подчиненным» коммутаторам с интервалом времени в 2 секунды.

Что он из себя представляет, вы видите на картинке выше. Прошу обратить внимание на поля кадра Ethernet 802.3. А именно «Source MAC-Address» и «Destination MAC-Address». В «Source MAC-Address» он записывает MAC-адрес своего порта (в данном случае FastEthernet 0/1). А в «Destination MAC-Address» мультикастовый адрес «0180.C200.0000», который посылается всем участникам, знающим, что такое STP и работающим с ним. Ну и сам кадр STP BPDU. Тут куча полей. Но заострю внимание на более важных, которые я отметил красным прямоугольником.

Мы уже знаем, кто является корневым коммутатором и какой порт заблокирован для устранения петли. Но на экзамене и в повседневной жизни мы будем оперировать командами, при помощи которых можно будет узнать, кто в сегменте является корневым, у кого заблокирован порт и прочую информацию. Начнем с коммутатора Switch1 и с самой важной команды «show spanning-tree». Ее важно запомнить.

Данная команда выводит информацию о всех процессах STP (то есть за каждый VLAN), в которых участвует коммутатор. В нашем случае всего один VLAN. Теперь поговорим о том, что означают эти письмена.

Первое, что бросается в глаза — это блок Root ID.

Он содержит информацию о приоритете, MAC-адресе и таймерах корневого коммутатора. Здесь красуется еще одна важная строчка «This bridge is the root». Она говорит о том, что именно этот коммутатор является корневым за данный VLAN. Поэтому, если вам надо будет найти корневой коммутатор, то ищите эту надпись. На соседнем коммутаторе (не являющимся корневым) этой строчки не будет.

Следующий блок — Bridge ID.

Здесь, соответственно, информация о текущем коммутаторе. На корневом коммутаторе этот блок идентичен вышестоящему.

Ну и ниже располагается таблица.

В ней записаны интерфейсы, относящиеся к данному VLAN-у, их роли, статусы и прочее. Остановимся немного на ней.

Так как это корневой коммутатор, то порты автоматически переводятся в роль «Designated».
Статус «Forwarding» говорит о том, что порты прошли все стадии и сейчас находятся в активном режиме (пересылка).

Дальше идет стоимость, и она равна 19. FastEthernet работает на скорости 100 Мбит/с и для этой скорости стоимость равна 19 (выше приведена табличка).

Следом идет колонка Prio.Nbr или Priority Number. Это приоритет порта. По-умолчанию этот параметр равен 128, а после точки записывается порядковый номер порта. Соответственно для Fa0/1 — это 128.1, а для Fa0/2 — 128.2.

Тип «p2p» говорит о том, что порт коммутатора работает в режиме «full-duplex». Это означает, что порт может одновременно вести и передачу, и прием.

Если же там будет указан «shared», то это будет означать, что порт работает в режиме «half-duplex». То есть он либо передает, либо получает (не одновременно).

Перейдем к следующему коммутатору Switch2. Аналогично введу команду «show spanning-tree» и посмотрю, что он покажет.

Обратите внимание на блок Root ID.

Как говорилось ранее, здесь содержится информация о корневом коммутаторе. Но здесь уже нет надписи «This bridge is the root», так как этот коммутатор не корневой. Но есть другая запись Port. В ней указан порт, ведущий на корневой коммутатор, и это FastEthernet0/1. Выше есть строчка Cost и она равна 19. Не путайте эту строчку Cost с такой же строчкой в таблице интерфейсов ниже. Если в таблице интерфейсов стоимость указана за конкретный порт, то здесь записывается суммарная стоимость до корневого коммутатора. Например, если за коммутатором Switch2 будет еще один коммутатор с интерфейсом FastEthernet, то его стоимость будет выше.

То есть он сложит стоимость своего интерфейса со стоимостью интерфейса соседа.
Двигаемся дальше и натыкаемся на блок Bridge ID. Сюда он записывает информацию о себе. Можете заметить, что MAC-адреса отличаются. Далее идут таймеры. Это важный показатель и старайтесь про него не забывать. Лучше его не менять. Но, если все-таки появилась нужда это сделать, то меняйте и на соседних коммутаторах. Иначе это может привести к серьезным ошибкам и займет не мало времени на устранение.

Таблица интерфейсов отличается от корневого коммутатора тем, что роль FastEthernet0/1 не «Designated», а «Root». То есть этот порт ведет к корневому коммутатору.
Остался последний коммутатор Switch3

Здесь конфигурация аналогичная, за исключением порта FastEthernet0/2.

Он в роли Alternate. То есть, в качестве запасного. А статус Blocking говорит о том, что порт заблокирован, дабы «оборвать» петлю. Вот принцип работы классического STP. Прикладываю ссылку на скачивание данной лабораторки.
Но данный вид уже не очень актуален, так как вы не встретите серьезную организацию, у которой всего один VLAN. Соответственно, наша задача подружить STP с VLAN.

Поэтому создаем VLAN-ы на каждом коммутаторе. Можно, конечно, включить VTP и они автоматически синхронизируются, но я не сторонник этого протокола. Поэтому в блокноте подготовил шаблон команд, которые вставлю на каждый коммутатор.

И теперь проверю, что получилось на выходе командой «show spanning-tree».

Получилось длинное полотно текста, в котором описан процесс STP для каждого VLAN-а. Если внимательно посмотреть, то можно увидеть, что Switch1 является корневым для каждого VLAN-а. Но не всегда так бывает нужно.

Сейчас объясню. Например, у нас есть Switch3, который блокирует порт для устранения петли. Давайте взглянем на его обновленную конфигурацию.

Видим, что он блокирует интерфейс FastEthernet0/2 во всех 3-х VLAN-ах. И вот возникла ситуация, что нужно сделать Switch3 корневым коммутатором для VLAN 3. Как описывалось ранее, на помощь придет игра с приоритетом. Сейчас он равен 32771 (32786 + 3). Мне надо его уменьшить. Сделать это можно несколькими способами. Первый способ — это задать приоритет вручную. Захожу на Switch 3 и пишу:

Я решил задать приоритет 30000, так как он меньше 32768. Да, обратите внимание, что мы меняем именно приоритет без sys-id-ext. Но после ввода, выходит сообщение, что нужно ввести число кратное 4096. И ниже предлагает допустимый приоритет. Можно ввести одно из предложенных значений и приоритет изменится.

Но я покажу другой способ изменения приоритета.

При вводе этой команды, коммутатор смотрит, какой Bridge ID был у корневого коммутатора и меняет его на меньшее значение. Только отнимает он не 4096, а 8192. То есть делает меньше на 2 порядка. Я введу эту команду и посмотрю, что изменится.

И вижу, что секция VLAN 3 изменилась. Теперь там приоритет 24579 (24576 + 3) и красуется строчка «This bridge is the root», указывающая, что данный коммутатор теперь корневой для VLAN 3. Оба порта в роли «Designated» и статусе «Forward» (что верно для корневого коммутатора). Но две верхних секции с VLAN-ами остались без изменения и для них FastEthernet 0/2 останется по-прежнему заблокированным.

Теперь посмотрим, как отреагировал Switch 1 на то, что у него забрали корону.

Видим, что отреагировал он спокойно. Switch 1 по-прежнему является корневым для VLAN 1 и VLAN 2. И лишь для VLAN 3 он изменил свое состояние и состояния портов.

Вот таким образом можно управлять различными процессами STP для каждого из VLAN-ов. Прикладываю ссылку на скачивание.

Это все конечно хорошо, что коммутатор перед включением порта, всячески все перепроверяет. Но если мы знаем, что за портом коммутатора находится клиентский компьютер, который не создаст петли, то можно сразу перевести порт в режим «Forwarding», не дожидаясь 30 секунд. Для этого есть технология «Portfast».

Зайду на коммутатор Switch2 и продемонстрирую на примере порта FastEthernet 0/3:

После ввода, он сразу переводит порт в режим Forwarding, но выводит предупреждение о том, что этот порт должен строго подключаться к одному пользовательскому хосту. Иначе, при подключении коммутаторов и прочих устройств, это может привести к появлению петли. Под спойлером ниже показано, как именно это работает.

Как видите, он миновал все стадии и сразу перешел к режиму «Forwarding». Не забывайте про эту технологию, но и пользуйтесь ею с осторожностью, так как окажись там не пользовательский хост, а коммутатор или иное устройство, вы рискуете создать петлю.

Вот основной принцип работы PVST+. Как видите, он мало чем отличается от классического STP или CST.

Я думаю вы заметили какое полотно текста выводит команда «show spanning-tree». И чем больше VLAN-ов, тем больше этот вывод. И если вам нужно будет посмотреть информацию на коммутаторе за 10-ый VLAN, то придется прокручивать весь вывод с самого начала, пока не доберетесь до строчки с нужным VLAN-ом. Для облегчения данной ситуации, есть очень хорошая команда, позволяющая узнать информацию за конкретный VLAN. Это команда «show spanning-tree vlan X». Проверю эту команду.

И вот он мне по моей команде выводит информацию только за 3-ий VLAN. Очень удобная команда, поэтому берите на заметку.

Есть еще одна интересная команда «show spanning-tree summary».

Она показывает суммарную и краткую статистику. В каком STP режиме работает коммутатор, для какого VLAN-а он является корневым, какие функции на нем включены. И самое главное, тут есть таблица, содержащая имена VLAN-ов и количество интерфейсов в данном VLAN-е, находящихся в различных состояниях. Это очень полезно, когда надо быстро зайти и посмотреть есть ли на коммутаторе заблокированные порты и для какого VLAN-а они заблокированы.

В принципе из всех команд — эти часто используемые и для уровня CCNA их более, чем достаточно.
На самом деле STP и PVST+ не единственные протоколы предотвращения петель. Есть еще RSTP и MSTP. Если MSTP в программе CCNA практически не упоминается, за исключением того, что он такой есть, то про RSTP говорить открыто и подробно Cisco начала с новой версией программы CCNA 3.0. Поэтому разберу его поподробнее.

Наверное вы заметили, что классический STP, что PVST+ требуют время на сходимость. А именно 30 секунд, при отказе или отключении какого-либо линка. Это конечно не так много, но чем больше сеть, тем больше времени это занимает. И в большой корпоративной среде полная сходимость может занять несколько минут. И вот для разрешения такой ситуации, комитет IEEE выпустил стандарт 802.1w или протокол RSTP.

Я собрал лабораторку и включил на каждом коммутаторе RSTP и проверю, как быстро произойдет перестроение дерева.

Как видите, перестроение происходит в считанные секунды. Для тех, кто захочет проверить это на себе, прикладываю файл с лабораторкой.

Вот и подошла к концу статья о протоколах STP. Теперь мы можем строить процессы STP для каждого VLAN-а, управлять приоритетом и много другого. А для быстроты сходимости можем применять протокол RSTP.

Источник