第3章 冗余交换链路与生成树协议

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1、第3章冗余交换链路与生成树协议Contents3.2生成树协议概述23.1交换机中的冗余链路313.3STP333.1.1冗余备份链路在交换网络中，由于单点（单链路）故障容易导致系统瘫痪，因此引入备份链路。但冗余链路又会造成网络环路，当交换网络中出现环路时，会产生广播风暴、多帧复制和MAC地址表不稳定等现象，如图13-1、13-2、13-3所示。在局域网中很多的网络协议都采用广播方式进行管理和操作，广播采用广播帧来发送和传递信息，广播帧是向局域网中所有主机，因此容易产生碰撞，为缓解碰撞又要重传更多的数据包，从而耗尽网络带宽，使网络瘫痪。当一台主机收到某个

2、数据帧的多个副本时，使网络协议无从选择，不知选用哪个数据帧。图13-3中MAC地址表不稳定的产生过程如下。主机X发送一单点帧给路由器Y路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到交换机A和B都学习到主机X的MAC地址对应端口0到路由器Y的数据帧在交换机A和B上会泛洪处理交换机A和B都错误学习到主机X的MAC地址对应端口1在多帧复制时，也会导致MAC地址表的多次刷新，这种持续的更新、刷新过程会严重耗用内存资源，影响交换机的交换能力，降低网络的运行效率，严重时耗尽网络资源、导致网络瘫痪。在实际交换网络中，还会产生多重回路，如图13-4所示。由于网络规模越来

3、越大，传输的数据量更大，需要的带宽更多，充分利用冗余链路，而不是阻止备份链路、使负载均衡，成为更加关注的内容。解决环路的最初思路是，当主要链路正常时，断开备份链路；当主要链路出现故障时，就自动启用备份链路，于是产生了生成树协议。在交换式的网络中实现冗余的方式主要有两种：生成树协议和链路捆绑技术。其中生成树协议是一个纯二层协议，链路捆绑技术既可在二层接口上也可在三层接口上使用。3.1.2二层聚合链路CompanyNamewww.themegallery.com1．二层链路聚合的基本概念把多个二层物理链接捆绑在一起形成一个简单的逻辑链接，这个逻辑链接我们称之

4、为链路聚合，这些二层物理端口捆绑在一起称为一个聚合口aggregateport（简称AP）。AP是链路带宽扩展的一个重要途径，符合IEEE802.3ad标准。它可以把多个端口的带宽叠加起来使用，形成一个带宽更大的逻辑端口，同时当AP中的一条成员链路断开时，系统会将该链路的流量分配到AP中的其他有效链路上去，实现负载均衡和链路冗余。Aggregateport（AG）可以根据报文的源MAC地址、目的MAC地址或IP地址进行流量平衡，即把流量平均地分配到AG组成员链路中去。当接入层和汇聚之间创建了一条由三个百兆组成的AP链路时，在用户侧接入层交换机上，来自不同

5、的用户主机数据，源MAC地址不同，因此二层AP基于源MAC地址进行多链路负载均衡方式。而在汇聚层交换机上发往用户数据帧的源MAC地址只有一个，就是本身的SVI接口MAC。因此二层AP基于目的MAC地址进行多链路负载均衡方式。链路聚合的注意点：（1）聚合端口的速度必须一致（2）聚合端口必须属于同一个VLAN（3）聚合端口使用的传输介质相同（4）聚合端口必须属于同一层次，并与AP也要在同一层次3.1.3三层聚合链路1．三层链路聚合技术及配置三层链路的AP和二层链路AP技术其本质相同，都是通过捆绑多条链路形成一个逻辑端口来增加带宽，保证冗余和负载分担的目的。三

6、层链路冗余技术较二层链路冗余技术丰富得多，配合各种路由协议可以轻松实现三层链路冗余和负载均衡。建立三层AP首先应手动建立汇聚端口，并将其设置为三层接口（noswitchport）。如果直接将交换机端口加入的话，会出现接口类型不匹配，命令无法执行的错误。注意：建立三层AP需要首先手动建立汇聚端口，并将其设置为三层接口。如果直接将交换机端口加入的话，会出现接口类型不匹配，命令无法执行的错误。2．基于OSPF的三层链路冗余技术基于OSPF的三层链路冗余技术在大型园区网络中使用广泛。对两台核心交换设备分别有两条出口（分别接两台路由器）冗余备份的网络中，可在核心设

7、备的两条上行链路上做负载均衡。但如果在出口路由器上需要做NAT转换，负载均衡就很难实现。但可通过调整cost的值实现链路冗余和负载分担。对两台核心交换设备有一条出口（接一台路由器）的拓扑结构中，不需要通过人工调整cost值来实现流量分担。只需要更改OSPF的参考带宽，由OSPF自动实现负载均衡功能。3.2生成树协议概述生成树协议同其他协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的，生成树协议的发展过程分为三代：第一代生成树协议：STP/RSTP第二代生成树协议：PVST/PVST+第三代生成树协议：MISTP/MSTPcisco在802.1d基础上增加了

8、几个私有的增强协议：portfast、uplinkfast、backbonefa