HCIP之交换部分（二）

上节回顾
HCIP之交换部分（一）

本节内容

一、VRRP虚拟网关冗余协议

三层网关冗余技术。对用户的网关做冗余。网关一般配置在核心上使用SVI技术
vrrp优先级默认100，越大越优
方法：在冗余设备之间创建虚拟的网关
核心下联用户的接口进行配置：

vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.10.1 创建虚拟组1，指定虚拟IP地址。
vrrp vrid 1 priority 105 将此优先级调高，成为主路由器。
注：当主路由器出现故障后会切换到备份路由器
查看：display vrrp brief
查看详细信息：display vrrp

工作原理：
刚开始都认为自己是主路由器，当vrrp配置完成后，会在下联发送特定的vrrp报文，报文中包含虚拟地址、优先级等信息。接收报文后比较优先级，产生主、备路由器。

• 故障一：
  主路由器下联口出现故障
  解决方法：主路由器每隔2s向备份路由器以组播形式发送一个vrrp报文，在2.5倍的时间里未收到报文，则认为主路由器出现故障，会切换到备份路由器组播形式发送（备份路由器可能会有多个）

• 故障二：
  主路由器的上联口出现故障
  不会影响主备，但是会影响通信，主路由器没有向上转发的能力
  解决方法：当上联接口出现故障，优先级自动减小（默认减10）。从而切换到备份路由器
  vrrp vrid 1 track interface GigabitEthernet 0/0/1 跟踪上联接口

二、生成树协议

生成树产生背景：

• 二层交换机网络中的单点故障：
  1.网络中存在单点、单线路故障
  2.二层链路没有冗余

• 二层环路：
  1.广播风暴
  2.Mac地址表不稳定（Mac地址漂移）
  3.多帧复制
  注：ensp支持STP、RSTP、MSTP

通过BPDU对拓扑进行感知从而逻辑上阻塞某个接口

• BPDU：网桥协议数据单元

   	1.Protocal ID 
   		0=802.1D
   		2=802.1w
   		3=802.1s
   	2.Version 版本
   	3.Message Type
   		0x00 802.1D 配置BPDU
   		0x80 802.1D 拓扑变更BPDU
   		0x82 802.1w/s BPDU
   	4.Flags
   	5.Root ID 
   	6.Cost of path  路径开销
   	7.Bridge ID 
   	8 Port ID 			
   	9.Message Age 消息时间（老化）默认300s（mac地址老化时间）启用一些特性为15s
   	10.Maximum Age Time 最大等待时间，默认20s。hello数据包超时和从阻塞到监听的时间
   	11.Hello Time 交换机隔2s发送一次BPDU
   	12.Forward Delay 转发延时 15s 在生成树中负责状态切换
   	注：生成树的防环、收敛等依靠中间四个字段。计时器依靠最后四个字段
  
   	1.Protocal ID 
   		0=802.1D
   		2=802.1w
   		3=802.1s
   	2.Version 版本
   	3.Message Type
   		0x00 802.1D 配置BPDU
   		0x80 802.1D 拓扑变更BPDU
   		0x82 802.1w/s BPDU
   	4.Flags
   	5.Root ID 
   	6.Cost of path  路径开销
   	7.Bridge ID 
   	8 Port ID 			
   	9.Message Age 消息时间（老化）默认300s（mac地址老化时间）启用一些特性为15s
   	10.Maximum Age Time 最大等待时间，默认20s。hello数据包超时和从阻塞到监听的时间
   	11.Hello Time 交换机隔2s发送一次BPDU
   	12.Forward Delay 转发延时 15s 在生成树中负责状态切换
   	注：生成树的防环、收敛等依靠中间四个字段。计时器依靠最后四个字段
  

一、STP标准生成树协议（802.1D）

• 解决二层环路步骤
  1.选举根桥
  2.在每个非根网桥上选举根端口
  3.选举指定端口
  4.阻塞非指定端口

• 术语：

• 标识符：
  Bridge ID：网桥标识符，用于表示该交换机在该生成树中的唯一性。BID优先级+MAC
  Root ID：根标识符，用于标识在生成树中唯一的根，用BID表示
  Poot ID：端口标识符，用于标识交换机端口的唯一性。PID优先级

• 端口角色：
  根端口：用于接收BPDU信息，存在于非根网桥上，一个交换机只能有一个根端口。到达根桥最近的端口
  指定端口：用于发送或转发BPDU信息，存在于每条链路中，一条链路只能存在一个指定端口，根网桥的所有端口全部为指定端口
  非指定端口：逻辑上阻塞的端口

• 端口状态：
  1.Disabled
  2.Blocking：阻塞状态，不能发送BPDU，接收BPDU，不能发送和接收数据，被动等待20s进入下一状态。（选根桥与根端口）
  3.Listening ：监听状态，可以发送和接收BPDU，不能发送和接收数据，进行STP选举， 被动等待一个forward delay 15s进入下一状态（指定与非指定）
  4.Learning ：学习状态，可以发送和接收BPDU，不能发送和接收数据，可以学习BPDU中的源MAC地址（MAC地址学习状态），被动等待一个forward delay 15s进入下一 状态
  5.Forwarding ：转发状态，可以发送、接收BPDU和数据，mac地址学习和生成树接口 状态切换完成
  注：边缘端口：建议将接PC的接口配置成边缘端口哦，减少收敛时间
  stp edged-port enable

• STP 根保护
  建立在根桥的接口配置
  stp root-protection
  一旦使能根保护功能的指定端口收到优先级更低BPDU时,端口状态将进入Discarding状态,不再转发报文。在经过一段时间，通常为两倍的ForwardDelay如果端口一直没有再收到优先级较高(数值低)的BPDU ,端口会自动恢复到正常的Forwarding状态。
  注：该指令只在指定端口配置才会生效

• STP BPDU防护：保护根桥
  配置：

全局：tp bpdu-protection
	 error-down auto-recovery cause bpdu-protection interval 30    30s后自动up
作用：开启bpdu保护后,如果从边缘端口收到stp报文,交换机会自动将该接口shutdown。从而确保根桥不被抢占。

• 基础配置：

stp mode STP 配置STP模式
stp priority 4096 配置优先级，步长为4096
stp root primary/secondary 自动指定主/备根桥
stp cost 10 修改stp开销
display stp [brief] 显示STP配置信息与参数

• STP的优缺点
  优点：树少，简单
  缺点：生成树收敛速度慢（默认收敛时间50s），基于计时器收敛，无法进行负载分担

二、RSTP快速生成树协议（802.1w）

不依赖计时器进行收敛，使用Flags字段中的信息进行收敛,依赖P/A机制，可在2~3秒内完成收敛

• 链路类型：
  P2P：交换机之间 全双工
  Shared：交换机与Hub之间(shared中不支持RSTP，仅工作在STP中) 半双工
  Edge：交换机与路由器、防火墙、服务器、主机等

• 端口角色：
  根端口
  指定端口
  RSTP中将阻塞端口分为了两种端 口

1. 替代端口
   同一交换机上优的为替代端口（交换机1发送BPDU给交换机2，交换机2上优的口为替代端口，另一个为备份端口）

2. 备份端口
   同一交换机上使用阻塞端口备份指定端口，该阻塞端口称为备份端口（同一交换机上1口的BPDU发送给同一个交换机上的阻塞端口，该端口为备份端口）

• 端口状态：
  1.Discarding:丢弃状态，合并了STP的disabled、blocking、listening状态
  2.learning
  3.Forwarding
  P/A机制
  使用PA机制选举指定端口
  Flags字段 7 6 5 4 3 2 1 0
  表示：TC 提议 端口角色 学习 转发 同意 TC确认

三、 MSTP多生成树协议（802.1s）

华为设备默认运行MSTP
工作原理：
将多个vlan捆绑在一起，运行在一个STP实例里面，不同实例间的STP互相独立
默认所有vlan都在实例0里面
配置：

stp region-configuration 
region-name HCNP  起名
instance 1 vlan 10
instance 2 vlan 20 创建实例
active region-configuration（所有交换机上部署）
指定根桥和备份根桥：
stp instance 2 root primary 会自动降低优先级成为实例2的根桥，优先级为0
stp instance 2 root secondary 优先级为4096（4096的倍数），备份根桥