基于交換機生成樹協議實訓的實現

南陽醫學高等專科學校 李成鑫

網絡環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絡連接的可靠性，原本是非常好的事情，但是它對網絡所帶來的問題要比它對網絡帶來的好處要嚴重的多，它很容易使網絡進入到死循環中，造成網絡癱瘓。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，引入了網絡環境下的生成樹協議的標準，即美國電子和電氣工程師協會（IEEE）所制定的IEEE802.1d協議標準。本文就交換機與交換機之間冗余鏈路連接的生成樹協議在實訓教學過程中如何設計和實現進行闡述。

1.冗余鏈路

在局域網中，為了保證網絡連接的可靠性，在交換機與交換機之間，往往需要連接多條線路，在網絡運行過程中，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工作，不至于使網絡由于某條線路的斷開而癱瘓，這就是所謂的“冗余鏈路”。

2.生成樹協議

為了保證網絡的可靠運行，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，它帶來的好處遠沒有它對整個網絡帶來的問題要嚴重的多。多條線路的使用，就構成了環路，交換機并不知道如何來處理環路，數據幀在環路中不停地進行轉發，進入到是循環狀態，不僅在網絡中形成廣播風暴，而且造成網絡中MAC地址系統失效，最終將造成整個交換型網絡的癱瘓（程慶梅.創建高級交換型互聯網[M].北京機械工業出版社,2010,1）。

為了解決交換型網絡環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會（IEEE）所制定的IEEE802.1d協議標準，在交換型網絡中的交換機上進行合理的配置，即可解決冗余鏈路所造成的危害，這就是所謂的生成樹協議。生成樹協議要解決的最大問題是將存在于交換網絡中的物理環路轉變成一個在交換網絡中不存在環路的樹形結構的邏輯網絡，和自然界中生長的樹一樣由樹根向樹梢生長。對于一個交換網絡中存在的物理環路，所帶來的危害是非常嚴重的，若想在網絡中不存在環路，只需要把網絡配置成一個邏輯樹形結構即可。

美國電子和電氣工程師協會（IEEE）所制定的IEEE802.1d協議標準，是在交換機上進行一系列的算法STA，使得冗余鏈路所連接的端口處于斷開狀態，使得網絡中使用冗余鏈路的端口之間通信時，只使用一對端口進行通信，當正常使用的一對端口之間出現各種各樣的故障，處于斷開狀態，無法保障正常進行通信時，IEEE802.1d協議將在交換機內部重新進行計算，將處于斷開狀態的端口重新進行連接，恢復此對端口的數據通信能力，這樣做的目的一方面保證了交換型網絡的正常運行，另一方面又保證了網絡的冗余鏈路的能力（程慶梅.路由型與交換型互聯網基礎[M].北京機械工業出版社,2010,8）。

3.設計與實現交換機生成樹協議實訓的配置

3.1 生成樹協議實訓目標

創建和構造高級交換型的局域網環境，通過在不同的交換機上配置或設置生成樹協議，實現網絡環境下的冗余鏈路和阻斷網絡物理環路，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了解生成樹協議（STP）的工作原理和運行過程。

3.2 生成樹協議實訓設備

（1）DCRS-5650-52CT交換機2臺

（2）PC機2臺

（3）Console線2根

（4）直通網線2根

3.3 生成樹協議實訓拓撲

3.4 生成樹協議實訓設置

(1)交換機IP地址的設置：

交換機A的IP為192.168.1.11，子網掩碼為255.255.255.0

交換機B的IP為192.168.1.22，子網掩碼為255.255.255.0

(2)PC機IP地址的設置：

PC1的IP為192.168.1.101，子網掩碼為255.255.255.0

PC2的IP為192.168.1.102，子網掩碼為255.255.255.0

(3)網線連接：

3.5 生成樹協議實訓步驟

步驟1：按網絡拓撲連接網線和Console線，恢復交換機出廠設置

配置交換機A：

switch#config ！進入全局配置模式

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）連接交換機網線的所有端口的綠燈指示燈不斷地閃爍，說明這些端口數據收發量很大，已經進入到死循環狀態，最終在交換機內部形成廣播風暴。

步驟3：在交換機中進行配置，啟用生成樹協議

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

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 ！查看生成樹協議

用Show spanning-tree命令，在屏幕上顯示的結果中可以查看到，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PC1 ping PC2

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

（2）拔掉交換機A端口1上連接的網線，經過一段時間，觀察各端口指示燈的閃爍狀態，會發現原來處于阻斷狀態的端口的指示燈會閃爍起來，說明交換機中生成樹協議進行了重新計算，將原來處于阻塞狀態的端口又重新打開，這就是冗余鏈路在交換機上啟用生成樹協議所帶來的優越性，提高網絡運行的可靠性。

4.結語

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