Spanning Tree Protocol (STP)

Прежде чем переходить к пояснению для чего нужен протокол STP, надо ввести понятие широковещательной петли.

Широковещательная петля

Широковещательная петля создается, когда имеется больше одного соединения между двумя коммутаторами (или соединены два порта на одном и том же коммутаторе). Широковещательная петля приводит к тому, что широковещательные фреймы (фреймы, которые коммутатор распространяет на все порты, кроме того откуда он пришел, подробнее тут) будут загружать сеть и в итоге приведут к неработоспособности (широковещательному шторму). Что бы лучше понять что такое широковещательная петля, обратимся к рисунку 7.1.

Если вы не знаете, что такое широковещательный фрейм, то вам сюда

На рисунке 7.1 мы можем видеть, как PC0 отправляет широковещательный фрейм на коммутатор sw-1, коммутатор отправляет его на все порты, кроме того откуда он пришел. Остальные коммутаторы рассылают этот фрейм по такому же принципу. Таким образом в сети образовался “неубиваемый” широковещательный фрейм, который не только кружит между коммутаторами но и нагружает рабочие станции (при том даже PC0, с которого все началось). Широковещательные фреймы очень популярны в сетях (например, их используют протоколы ARP, DHCP и т.д.), поэтому буквально за минуту их может быть тысяча, а через 5 минут оборудование откажется что-либо передавать из-за того что не справляется со шквалом широковещательных фреймов (широковещательным штормом).

Подведем итог. Широковещательные петли – это плохо.

Spanning Tree Protocol (STP)

Spanning Tree Protocol используется для предотвращения образования широковещательных петель. STP программно выключает “лишние” (или запасные) каналы связи и в итоге создает топологию в виде дерева. STP постоянно отслеживает топологию сети, поэтому при “падении” основных каналов связи, STP по возможности переключится на “запасные”.

Spanning Tree Protocol это стандарт, который именуется так IEEE 802.1D (некоторые работодатели очень придирчивы к названиям стандартов, поэтому их стоит знать или повторять перед собеседованиями).

Как мы уже выяснили STP создает из коммутаторов топологию в виде дерева, это значит, что в этой топологии есть корень (далее root) и остальные коммутаторы, которые из него “произрастают” (рисунок 7.2). Таким образом можно выделить основные принципы работы STP:

Выбор коммутатора в роли root
Все остальные коммутаторы (кроме root), выбирают единственный порт направленный на root.
Блокирование всех “лишних” (или запасных) каналов связи.

Виды портов в топологии STP

Root Port (RP) – это порт на коммутаторе (кроме root коммутатора), который имеет наилучший путь к root
Designated Port (DP) – это порты, которые находятся в режиме передачи данных.
Non-Designated Port (NDP) – это заблокированные порты (вероятно из-за того, что STP посчитал это порт запасным).

На рисунке 7.3 мы добавили немного “лишних” каналов связи и подписали порты.

Рисунок 7.3 Обозначение портов в топологии STP

Обратите внимание, что у всех коммутаторов есть Root Port (RP), кроме root. Все порты у коммутатора root всегда в состоянии Designated (DP).Non-Designated (NDP) порты разрывают широковещательные петли.

Выбор коммутатора в роли root

Все коммутаторы в топологии STP имеют идентификатор – Bridge ID. Bridge ID состоит из двух параметров: приоритет (далее priority) и MAC-адрес коммутатора. Записывается в таком формате – priority.MAC-адрес, например, 32768.0030.abcf.11e1. Именно благодаря этому параметру выбирается коммутатор в роли root.

Коммутатор с наименьшим Bridge ID берет на себя роль root. В момент выбора вначале сравниваются приоритеты, и если по этому критерию выбрать не удалось, то сравниваются MAC-адреса (наименьший MAC-адрес выигрывает).

На рисунке 7.4 мы добавили значения Bridge ID для всех коммутаторов.

Как мы можем заметить коммутатору SW1 не повезло, он не получил роль root, т.к. его MAC-адрес не самый маленький по значению. Зато SW1 возьмет на себя роль root, если текущий корневой коммутатор выйдет из строя, благодаря наименьшему приоритету среди остальных коммутаторов.

Bridge Protocol Data Unit (BPDU)

В самом начале построения топологии STP (например, все коммутаторы перезагрузили), каждый коммутатор считает себя в роли root и рассылает, так называемые hello BPDU – stp-сообщения, помогающие определить кому будет назначена роль root, в этих сообщениях рассылается bridge id (BID).При получении BPDU с меньшим ВID, коммутатор перестает рассылать свои hello BPDU и только передает все остальные BPDU. В итоге, остается только один root с наименьшим ВID.

Когда stp-топология построена, т.е. в топологии найден root, то он начинает рассылать BPDU (stp-сообщения), содержащие следующую информацию:

Root Bridge ID – Bridge ID (BID) коммутатора в роли root.
Bridge ID отправителя – BID коммутатора, который отправил это сообщение.
Стоимость пути до Root (Root Path Cost) – стоимость пути определяется путем сложения стоимости всех путей между коммутаторами до root.
Таймеры установленные на root – таймер отправки BPDU, таймер ожидания и т.д.

Давайте разберем более подробно понятие “стоимость пути”. Каждый линк между коммутаторами имеет значение – “стоимость”, это значение определяется из расчета скорости на этом линке. В таблице 7.1 представлены эти соотношения.

Таблица 7.1 Стоимость канала в соответствии с его скоростью

Скорость	Стоимость
10 Мб/с	100
100 Мб/с	19
1 Гб/с	4
10 Гб/с	2

Коммутатор в роли root (далее root bridge) рассылает BPDU каждые 2 секунды. Выходит это сообщение из root bridge со стоимостью пути равной 0, проходя остальные коммутаторы в stp-топологии, стоимости пути увеличивается.

Рассмотрим рисунок 7.5, как уже было сказано, “рождается” BPDU на Root Bridge и рассылается по всем портам. В целях понимания расчета стоимости пути, нам будет достаточно рассмотреть только одну ветку движения сообщения BPDU:

Root Bridge рассылает BPDU по всем портам, поле “Root Path Cost” имеет значение 0.
SW1 принимает BPDU, изменяет поле “Bridge ID отправителя” на свой, а так же поле “Root Path Cost” прибавляя к текущему значению 19. Все каналы связи в нашем примере имеют пропускную способность 100 Мб/с. После всех изменений он отправляет BPDU дальше по всем Designated портам.
SW5 принимает BPDU, аналогично SW1 делает два изменения: в поле “Bridge ID отправителя” и в поле “Root Path Cost” прибавляя к текущему значению 19, итого уже 38. Отправляет по всем Designated портам (у этого коммутатора он один).

Root Port, Designated Port или Non-Designated port?

После того как Root Bridge был выбран среди коммутаторов, каждый коммутатор определяет у себя Root Port, он может быть только один. В этом выборе участвуют все порты на которые пришло BPDU. Порядок выбора:

Наименьшее значение “Root Path Cost”.
Наименьшее значение в поле “Bridge ID отправителя”.
Наименьший приоритет порта (имеет только локальное значение, по умолчанию 128)
Наименьший номер порта (например, BPDU пришло на порты Fa0/6 и Fa0/12, Root портом станет Fa0/6, при условии, что выше перечисленные критерии не помогли в выборе).

Например, на коммутатор SW1 придет два BPDU со стороны root и со стороны SW2, в этом случае все решит первый критерий, т.к. со стороны root поле “Root Path Cost” будет равно 0, а со стороны SW2, это поле равно 19. Теперь коммутаторы SW1 и SW2 знают, что между ними “запасной” канал связи (используется в случае падения основного канала). Им надо определить, кто из них оставит порт в состоянии Designated, а кто переведет в состояние Non-Designated (заблокирован). Коммутатор, у которого следующие критерии, оставляет порт в состоянии Designated:

Наименьшее значение “Root Path Cost”.
Наименьшее значение в поле “Bridge ID отправителя”.

В нашем примере значение “Root Path Cost” одинаковое, поэтому разрешится “спор” между SW2 и SW1 по второму критерию. Так как у SW1 наименьшей приоритет, следовательно он оставляет порт в состоянии Designated.

Режимы работы порта в STP

Следует начать с режима Disabled – порт не участвует в работе STP. С остальными режимами сложнее.

Когда порт только включили, он проходит следующие режимы:

Blocking – порт не передает фреймы, не принимает, не изучает MAC-адреса. Но! Порт принимает и обрабатывает BPDU сообщения. Если BPDU не приходит в течение 20 секунд (время по умолчанию, имя таймера – max_age), порт переходит в следующий режим. Именно в этом режиме пребывают Non-Designated порты.
Listening – в этом режиме порт принимает и отправляет BPDU и отбрасывает все остальные фреймы, в этом режиме он находится 15 секунд (время по умолчанию, имя таймера – forward_delay)
Learning – в этом режиме порт уже определил свое состояние (Designated или Root Port), он не передает приходящие фреймы, но изучает их и заполняет таблицу коммутации (таблицу mac-адресов). В этом режиме он находится 15 секунд (время по умолчанию, имя таймера – forward_delay).
Forwarding – порт передает все приходящие фреймы, т.е. работает в штатном режиме.

Теперь, когда мы знаем режимы порта, давайте разберемся как перестраивается STP-топология и сколько времени на это уходит.

Коммутатор понимает, что-то не так, когда на Root Port больше не приходят BPDU, но при этом у него есть Non-Designated порт (находится в режиме Blocking), на который BPDU приходят, и он решает определить новый Root Port. Задержка по времени зависит от того, как “вышел из строя” Root Port. Если он явно выключился (состояние down), то коммутатор сразу переводит Non-Designated порт в режим Listening, итого на переключение уйдет 30 секунд. Если на Root Port не приходят BPDU и при этом он в состоянии up, то вначале он дождется истечения таймера на получение BPDU, а уже потом будет переводить Non-Designated порт в режим Listening, итого 50 секунд.

Разновидности STP

Таблица 7.2 Разновидности STP

Название	Имя стандарта
PVST (Per VLAN)	Только на cisco-устройствах
RSTP (Rapid)	802.1w
R-PVST (Rapid)	Только на cisco-устройствах
MSTP (Multiple)	IEEE 802.1s, позже вошел в стандарт IEEE 802.1Q-2005

PVST (Per VLAN Spanning Tree) – все то же самое что и в STP, только stp-топология на каждый vlan своя.

Rapid STP – способен реагировать на изменения stp-топологии в течении 6 секунд (STP 30-50 секунд). Нет режима Listening и добавили новые состояние вместо Non-Designated – Alternate и Backup.

Общая информация

Packet Tracer version: 6.2.0

Рабочий файл: скачать

Тип: Теория и практика

Версия файла: 2.0

Уже получили: 115 пользователей

Часто задаваемые вопросы

Получить достижение

Код активации:

Код активации можно получить выполнив практическое задание

Уже получили 106 пользователей

Начальные данные

В данной практической работе будет использоваться схема сети, которая представлена на рисунке ниже.

Все “манипуляции” с коммутаторами можно осуществлять только при помощи PC0. Адреса коммутаторов в сети (пароль cisco123):

sw-core-1 – 10.33.1.10
sw-core-2 – 10.33.1.11
sw-distr-1 – 10.33.1.12
sw-distr-2 – 10.33.1.13
sw-access-1 – 10.33.1.14
sw-access-2 – 10.33.1.15
sw-access-3 – 10.33.1.16
sw-access-4 – 10.33.1.17

Цели

Изучить команду show spanning-tree.
Изменить конфигурацию PVSTP.
Изучить изменение STP-топологии при отключении одного из активных “линков” (каналов связи).
STP утилиты.

Выполнение

Изучить команду show spanning-tree

В cisco-устройствах нет чистого stp, есть pvstp (per vlan, для каждого vlan), поэтому здесь будет рассмотрена работа именно этого протокола.

Есть несколько вариаций продолжения команды show spanning-tree, давайте посмотрим какие.
```
 sw-core-1#sh spann ?
   active             Report on active interfaces only
   detail             Detailed information
   inconsistentports  Show inconsistent ports
   interface          Spanning Tree interface status and configuration
   summary            Summary of port states
   vlan               VLAN Switch Spanning Trees
   <cr>
```
Символом “?” мы запросили все возможные варианты этой команды. Начнем с варианта, который скрывается под кодовым символом <cr>, если вы видите этот символ, это означает, что команду можно вызвать без каких-либо дополнительных параметров, т.е. просто вызвать show spanning-tree. Без дополнительных параметров, эта команда показывает stp для каждого vlan. Смотрим.
```
 sw-core-1#show spanning-tree
 VLAN0001
   Spanning tree enabled protocol ieee
   Root ID    Priority    32769
              Address     0002.17D3.89B6
              Cost        38
              Port        22(FastEthernet0/22)
              Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
 
   Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
              Address     0030.A3C4.AD13
              Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
              Aging Time  20
 
 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
 ---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
 Fa0/21           Altn BLK 19        128.21   P2p
 Fa0/24           Desg FWD 19        128.24   P2p
 Fa0/22           Root FWD 19        128.22   P2p
 Fa0/23           Desg FWD 19        128.23   P2p
 
 VLAN0044
   Spanning tree enabled protocol ieee
   Root ID    Priority    32812
              Address     0002.17D3.89B6
              Cost        38
              Port        22(FastEthernet0/22)
              Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
 
   Bridge ID  Priority    32812  (priority 32768 sys-id-ext 44)
              Address     0030.A3C4.AD13
              Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
              Aging Time  20
 
 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
 ---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
 Fa0/10           Desg FWD 19        128.10   P2p
 Fa0/21           Altn BLK 19        128.21   P2p
 Fa0/24           Desg FWD 19        128.24   P2p
 Fa0/22           Root FWD 19        128.22   P2p
 Fa0/23           Desg FWD 19        128.23   P2p
```
В выводе содержится очень много информации, давайте разберемся, что есть что. В начале stp для Vlan 1 включен по умолчанию, а т.к. по умолчанию все порты в vlan 1, создать широковещательную петлю не получится (с коммутаторами “из коробки”). Строка Spanning tree enabled protocol ieee означает, что stp включен, а ieee указывает на стандартную версию stp (если бы была реализация Rapid STP, то мы увидели rstp).

Со слов Root ID идет описание stp-корня (root). Приоритет у root – Priority 32769. Root MAC-адрес, который используется в Bridge ID – Address 0002.17D3.89B6. Стоимость до root, в данном случае от sw-core-1, – Cost 38 (у root этот параметр равен 0). Root port – порт который ближе всего к root коммутатору – Port 22(FastEthernet0/22) и таймеры, которые передает root – Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec. Со слов Bridge ID идет описание параметров локального stp (stp настроек на данном коммутаторе, в нашем случае на sw-core-1).

Давайте уточним, как получается приоритет. Формула приоритета такая – <приоритет> + <номер vlan>. По умолчанию на cisco-устройствах выставляется приоритет 32768 + <номер vlan>. Вот почему sw-core-1 в vlan 1 имеет приоритет 32769, а в vlan 44 – 32812.

Под описанием stp в каждом vlan, присутствует таблица портов, участвующих в stp-топологии, там расписаны их состояния (Role, можно увидеть, какие порты в режиме Designated и “кто есть” Root Port), стоимости (в колонке Cost), режимы работы (например, FWD – Forwarding), приоритеты и номера (например, 128.22).

Разберем остальные, интересные вариации команды show spanning-tree. show spanning-tree detail – показывает детальную информацию о stp для каждого vlan. show spanning-tree interface <номер интерфейса> – показывает какую роль исполняет запрашиваемый интерфейс в stp-топологии для каждого vlan. show spanning-tree summary – показывает суммарную информацию работы stp. show spanning-tree vlan <номер vlan> – показывает информацию о stp для конкретного vlan.
```
 sw-core-1#sh spanning-tree summ
 Switch is in pvst mode
 Root bridge for:
 Extended system ID           is enabled
 Portfast Default             is enabled
 PortFast BPDU Guard Default  is disabled
 Portfast BPDU Filter Default is disabled
 Loopguard Default            is disabled
 EtherChannel misconfig guard is disabled
 UplinkFast                   is disabled
 BackboneFast                 is disabled
 Configured Pathcost method used is short
 
 Name                   Blocking Listening Learning Forwarding STP Active
 ---------------------- -------- --------- -------- ---------- ----------
 VLAN0001                     1         0        0          3          4
 VLAN0044                     1         0        0          4          5
 VLAN0055                     1         0        0          3          4
 
 ---------------------- -------- --------- -------- ---------- ----------
 3 vlans                      3         0        0         10         13 
 
 sw-core-1#sh spanning-tree inter fa 0/24
 Vlan             Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
 ---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
 VLAN0001         Desg FWD 19        128.24    P2p
 VLAN0044         Desg FWD 19        128.24    P2p
 VLAN0055         Desg FWD 19        128.24    P2p
```

Изменить конфигурацию PVSTP

В имеющейся сети stp имеет настройки по умолчанию. Надо сделать так что бы sw-core-1 был Bridge Root (корнем) для vlan 1 и 44 и запасным Bridge Root для vlan 55. sw-core-2 был Bridge Root для vlan 55 и запасным Bridge Root для vlan 1 и 44.

Основной критерий выбора Bridge Root находится в Bridge ID, изменив приоритет, изменится и топология. Задать приоритет можно двумя способами – указав приоритет или вызвав преднастроенную команду. sw-core-1 мы будем настраивать, указывая преднастроенные команды, а в sw-core-2 мы будем явно указывать приоритет.

 sw-core-1#conf t
 sw-core-1(config)#spanning-tree ?
   mode      Spanning tree operating mode
   portfast  Spanning tree portfast options
   vlan      VLAN Switch Spanning Tree
 sw-core-1(config)#spanning-tree vlan 1 ?
   priority  Set the bridge priority for the spanning tree
   root      Configure switch as root
   <cr>
 sw-core-1(config)#spanning-tree vlan 1 root ?
   primary    Configure this switch as primary root for this spanning tree
   secondary  Configure switch as secondary root
 sw-core-1(config)#spanning-tree vlan 1 root primary
 sw-core-1(config)#spanning-tree vlan 44 root primary
 sw-core-1(config)#spanning-tree vlan 55 root secondary

sw-core-1#sh spanning-tree vl 1
VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    24577
             Address     0030.A3C4.AD13
             This bridge is the root
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    24577  (priority 24576 sys-id-ext 1)
             Address     0030.A3C4.AD13
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/21           Desg FWD 19        128.21   P2p
Fa0/24           Desg FWD 19        128.24   P2p
Fa0/22           Desg FWD 19        128.22   P2p
Fa0/23           Desg FWD 19        128.23   P2p

sw-core-1#sh spanning-tree vl 55
VLAN0055
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    28727
             Address     0030.A3C4.AD13
             This bridge is the root
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    28727  (priority 28672 sys-id-ext 55)
             Address     0030.A3C4.AD13
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/21           Desg FWD 19        128.21   P2p
Fa0/24           Desg FWD 19        128.24   P2p
Fa0/22           Desg FWD 19        128.22   P2p
Fa0/23           Desg FWD 19        128.23   P2p

Результат выполнения команд spanning-tree vlan <номер vlan> root primary и spanning-tree vlan <номер vlan> root secondary это просто изменение приоритета. В первом случае приоритет выставляется как 24576 + <номер vlan>, во втором случае мы имеем 28672 + <номер vlan>. Теперь выставим приоритеты на sw-core-2 самостоятельно.

 sw-core-2(config)#spanning-tree vlan 1 priority 23
 % Bridge Priority must be in increments of 4096.
 % Allowed values are:
   0     4096  8192  12288 16384 20480 24576 28672
   32768 36864 40960 45056 49152 53248 57344 61440
 sw-core-2(config)#spanning-tree vlan 1 priority 28672
 sw-core-2(config)#span vl 44 pri 28672
 sw-core-2(config)#span vl 55 pri 24576

Обратите внимание, что приоритет мы можем выставить только из преднастроенных вариантов (в этих вариантах каждый раз прибавляется число 4096). Задавая приоритет для vlan 44, подразумевалось, что на деле у него будет приоритет 28672 + 44. В этом можно убедиться вызвав команду show spanning-tree vlan 44.

На рисунке 7.6 для нашего примера представлена схема stp-топологии (stp-дерева) для vlan 44 – без “запасных” (лишних) каналов связи. Вы можете сами отследить заблокированные порты и проверить данную схему.

Изучить изменение STP-топологии при отключении одного из активных “линков” (каналов связи)

В качестве эксперимента мы отключим порт Fa0/24 на коммутаторе sw-distr-1, который “смотрит” на порт Fa0/24 коммутатора sw-access-1, и посмотрим как изменится топология, но для начала изучим текущую топологию.
```
 sw-access-1#sh spanning-tree vlan 44
 VLAN0044
   Spanning tree enabled protocol ieee
   Root ID    Priority    24620
              Address     0030.A3C4.AD13
              Cost        38
              Port        24(FastEthernet0/24)
              Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
 
   Bridge ID  Priority    32812  (priority 32768 sys-id-ext 44)
              Address     000A.F3D8.5427
              Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
              Aging Time  20
 
 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
 ---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
 Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    P2p
 Fa0/23           Altn BLK 19        128.23   P2p
 Fa0/24           Root FWD 19        128.24   P2p
```
Следует заметить, что в понятии cisco, нет интерфейса с состоянием Non-Designated, а есть состояние Alternate (альтернативный).

В выводе команды show spanning-tree vlan 44 нас интересуют таблица интерфейсов. Fa0/24 на данный момент Root Port, т.е. если мы осуществим задуманное, коммутатор sw-access-1 потеряет связь с Root Bridge и начнет искать альтернативный путь.

Запустим постоянный ping от PC1 до PC3, это можно сделать, выполнив команду ping -t 10.44.1.11, на PC1 (что бы остановить, нужно нажать комбинацию клавиш – Ctrl+C). До выключения порта данные от PC1 к PC3 проходят такой путь: PC1 -> sw-access-1 -> sw-distr-1 -> sw-access-4 -> PC3. Для того что бы можно было отследить изменения режима на порту sw-access-1, с PC0 предоставлен консольный доступ на sw-access-1. Выключаем порт.
```
 sw-distr-1(config)#interf fa 0/24
 sw-distr-1(config-if)#shut
```
(Чтобы получить достижение не включайте этот порт.)

Порт Fa0/24 на коммутаторе sw-access-1 больше не участвует в stp-топологии, зато порт Fa0/23 начинает проходить процедуру перехода в Root Port. Сразу после выключения Fa0/24 (на коммутаторе sw-distr-1) порт Fa0/23 (на коммутаторе sw-access-1) переходит из режима Blocking (BLK) в режим Listening (LSN) и находится в нем 15 секунд, далее переходит в режим Learning (LRN), где тоже находится 15 секунд, наконец переходит в состояние Forwarding (FWD) и становится новым Root портом.. Итого: на переключение ушло около 30 секунд.
```
 sw-access-1#sh spanning-tree vl 44
 VLAN0044
 ...
 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
 ---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
 Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    P2p
 Fa0/23           Root LSN 19        128.23   P2p
 sw-access-1#
 sw-access-1#sh spanning-tree vl 44
 VLAN0044
 ...
 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
 ---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
 Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    P2p
 Fa0/23           Root LRN 19        128.23   P2p
 
 sw-access-1#
 sw-access-1#sh spanning-tree vl 44
 VLAN0044
 ...
 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
 ---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
 Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    P2p
 Fa0/23           Root FWD 19        128.23   P2p
```
Так же между PC1 и PC3 мы можем наблюдать потерю пакетов в момент перестроения stp-топологии. Из чего можно заключить, что перестроение топологии может привести к ошибкам в передаче данных.
```
 PC>ping -t 10.44.1.11
 
 Pinging 10.44.1.11 with 32 bytes of data:
 
 Reply from 10.44.1.11: bytes=32 time=0ms TTL=128
 Reply from 10.44.1.11: bytes=32 time=1ms TTL=128
 Reply from 10.44.1.11: bytes=32 time=0ms TTL=128
 Reply from 10.44.1.11: bytes=32 time=1ms TTL=128
 Reply from 10.44.1.11: bytes=32 time=0ms TTL=128
 Reply from 10.44.1.11: bytes=32 time=1ms TTL=128
 Request timed out.
 Request timed out.
 Request timed out.
 Request timed out.
 Request timed out.
 Reply from 10.44.1.14: bytes=32 time=1ms TTL=128
 Reply from 10.44.1.14: bytes=32 time=3ms TTL=128
 ...
```
На рисунке 7.7 представлена новая топология для vlan 44.

Рисунок 7.7 Измененная STP-топология для vlan 44

Теперь данные от PC1 к PC3 проходят такой путь: PC1 -> sw-access-1 -> sw-distr-2 -> sw-core-1 -> sw-distr-1 -> sw-access-4 -> PC3 (путь стал немного длиннее).

Рисунок 7.7.2 Анимированный путь

В примере, показанном выше, перестроение топологии заняло около 30 секунд, благодаря тому что Root Port “явно” выключился (на коммутаторе порт перешел в состояние down). Перестроение может занять 50 секунд, если Root Port останется включен, и на него просто перестанут приходить BPDU. Так и было бы, если бы между sw-distr-1 и sw-access-1 стоял еще один коммутатор. Время указано при условии, что все таймеры настроены по умолчанию.
STP утилиты

PortFast – функция, разрешающая порту пропускать режимы Listening и Learning, таким образом при включении порт сразу переходит в состояние Forwarding.

BPDU Guard – порт с такой функцией выключается, если на него приходит BPDU.

Root Guard – эта функция устанавливается на интерфейс коммутатора, если известно, что этот порт ни при каких условиях не станет Root Port. Если на такой порт приходит BPDU от потенциального Root Bridge, то он переходит в состояние root-inconsistent, что равносильно состоянию listening – через этот порт ничего не передается.

Настроить PortFast можно двумя способами – глобально и локально. Глобально командой spanning-tree portfast default, которая включает функцию PortFast на всех access (не транковых) интерфейсах. Либо настраивать локально на каждом интерфейсе при помощи команды spanning-tree portfast

Добавьте на порт Fa0/2 коммутатора sw-access-1 функцию PortFast. Выключите этот порт и сразу включите, в Packet Tracer вы увидите, что он сразу загорится зеленым цветом. Если вы выключите и включите порт Fa0/1, который “смотрит” на PC1, то после включения порт будет подсвечен оранжевым цветом, т.к. после включения он проходит режимы Listening и Learning, и после 30 секунд загорится зеленым цветом (обязательно настройте PortFast и оставьте эту конфигурацию).

Общая информация

Packet Tracer version: 6.2.0

Рабочий файл: скачать

Тип: Самостоятельная работа

Версия файла: 2.0

Уже получили: 115 пользователей

Часто задаваемые вопросы

Получить достижение

Код активации:

Код активации можно получить выполнив практическое задание

Уже получили 115 пользователей

Начальные данные

В данной лабораторной работе будет использоваться схема сети, которая представлена на рисунке ниже.

sw-core-1 – 10.33.1.10
sw-core-2 – 10.33.1.11
sw-access-1 – 10.33.1.14
sw-access-4 – 10.33.1.17

Задания

Настроить коммутатор sw-core-1, как Root Bridge для vlan 66 и как Secondary Root Bridge для vlan 77 (используйте команду root primary и root secondary или указывайте соответственный приоритет вручную).
Настроить коммутатор sw-core-2, как Root Bridge для vlan 77 и как Secondary Root Bridge для vlan 66 (используйте команду root primary и root secondary или указывайте соответственный приоритет вручную).
Настроить PortFast:

sw-core-2 на порту Fa0/10;
sw-access-1 на портах Fa0/1 и Fa0/2;
sw-access-4 на портах Fa0/1 и Fa0/2;

Если вы нашли в тексте ошибку, выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

ID: 140 Created: Oct 19, 2016 Modified Aug 11, 2020

Spanning Tree Protocol (STP)

Широковещательная петля

Spanning Tree Protocol (STP)

Виды портов в топологии STP

Выбор коммутатора в роли root

Bridge Protocol Data Unit (BPDU)

Root Port, Designated Port или Non-Designated port?

Режимы работы порта в STP

Разновидности STP

Общая информация

Получить достижение

Начальные данные

Цели

Выполнение

Изучить команду show spanning-tree

Изменить конфигурацию PVSTP

Изучить изменение STP-топологии при отключении одного из активных “линков” (каналов связи)

STP утилиты

Общая информация

Получить достижение

Начальные данные

Задания

Изучить команду `show spanning-tree`