計算機網絡 - stp生成樹實驗

【實驗假設】

我們使用 Cisco Packet Tracer 或類似的模擬軟件，或物理的 Cisco 交換機。
交換機初始為默認配置（或已通過 write erase 和 reload 清除配置）。
PC 已配置 IP 地址如下（示例）：
- PC0: 192.168.1.11 / 255.255.255.0
- PC1: 192.168.1.22 / 255.255.255.0
- PC2: 192.168.1.33 / 255.255.255.0
- PC3: 192.168.1.44 / 255.255.255.0

【實驗步驟】

第一部分：觀察無生成樹協議時的問題

目標：理解在沒有 STP 的冗余拓撲中出現的廣播風暴、MAC 地址漂移和網絡不穩定現象。

構建拓撲:
- 在工作區放置四臺 2960 交換機（或類似型號）。標記為 SW0, SW1, SW2, SW3。
- 放置四臺 PC。標記為 PC0, PC1, PC2, PC3。
- 使用直通雙絞線按照 OCR 第 1 頁的圖示連接設備：
  - PC0 -> SW0 (Fa0/1)
  - PC1 -> SW1 (Fa0/1)
  - PC2 -> SW2 (Fa0/1)
  - PC3 -> SW3 (Fa0/1)
  - SW0 (Fa0/24) <-> SW1 (Fa0/24)
  - SW0 (Fa0/22) <-> SW1 (Fa0/22)
  - SW0 (Fa0/23) <-> SW2 (Fa0/22)
  - SW1 (Fa0/23) <-> SW3 (Fa0/22)
  - SW2 (Fa0/24) <-> SW3 (Fa0/24)
  - SW2 (Fa0/23) <-> SW3 (Fa0/23)
- （注意：請仔細檢查您的連接是否與您使用的拓撲圖完全一致，特別是 SW2 和 SW3 之間的連接。）
配置 PC IP 地址:
- 點擊 PC0 -> 桌面 (Desktop) 選項卡 -> IP 配置 (IP Configuration)。
- 輸入 IP 地址：192.168.1.11，子網掩碼：255.255.255.0。
- 對 PC1 (192.168.1.22), PC2 (192.168.1.33), PC3 (192.168.1.44) 重復此操作。
禁用生成樹協議:
- 點擊 SW0 -> CLI 選項卡。
- 輸入以下命令：
```
      enable
configure terminal
no spanning-tree vlan 1  # 在 VLAN 1 上禁用 STP
end
```
- 在 SW1, SW2, 和 SW3 上重復這些命令。
- （注意：STP 在 Cisco 交換機上通常默認啟用。此步驟是為了觀察目的確保它已關閉）。
測試連通性并觀察問題:
- 在 PC0 上，打開命令提示符 (Command Prompt)。
- 啟動到 PC2 的持續 ping：
```
      ping -t 192.168.1.33
```
- 觀察現象: 查看 ping 的結果。您很可能會看到：
  - 頻繁或完全出現 Request timed out.（請求超時）。
  - 可能偶爾有零星的回復。
  - （在模擬器或物理設備上）觀察交換機上的鏈路指示燈過度閃爍，表明存在廣播風暴。如果可以檢查交換機 CPU 利用率，會發現非常高。檢查 MAC 地址表 (show mac address-table) - 你可能會看到同一個 MAC 地址在不同端口之間快速切換（MAC 地址漂移）。這證明了二層環路導致的不穩定性。
- 觀察到現象后，在 PC0 上按 Ctrl+C 停止 ping。

第二部分：配置和驗證 STP (802.1D)

目標：實施標準 STP 以防止環路，并觀察其收斂過程。

啟用 STP (802.1D 模式):

在 SW0 -> CLI 選項卡:

      enable
configure terminal
spanning-tree mode pvst
spanning-tree vlan 1       # 為 VLAN 1 啟用/確保啟用 STP
end

在 SW1, SW2, 和 SW3 上重復這些命令。

等待收斂: STP (802.1D) 需要時間（30-50秒）使端口經歷阻塞 -> 偵聽 -> 學習 -> 轉發狀態轉換。等待大約 1 分鐘。
驗證 STP 狀態:
- 在每臺交換機 (SW0, SW1, SW2, SW3) 上運行命令：
```
      show spanning-tree vlan 1
```
- 觀察現象:
  - 識別根橋 (Root Bridge): 查找顯示 “This bridge is the root” 的交換機。根據最低的 MAC 地址（來自 OCR 第 1 頁：SW3 的 MAC 為 ...01E1），如果優先級都是默認值 (32768)，SW3 應該是根橋。
  - 識別端口角色/狀態: 在非根橋 (SW0, SW1, SW2) 上，識別 根端口 (Root Port - Root) - 到根橋路徑開銷最低的端口。識別 指定端口 (Designated Port - Desg) - 將流量轉發到某個網段的端口。識別 阻塞端口 (Blocked Port - BLK) - 被 STP 邏輯關閉以防止環路的端口。注意 Cost（開銷）和 Sts（狀態：FWD, LIS, LRN, BLK）。每個環路中至少應有一個端口處于 BLK 狀態。
  - 例如：在 SW0 上，檢查輸出。將其與 OCR 第 1 頁的輸出進行比較（盡管那個顯示的是 RSTP，但結構類似）。識別哪個端口是根端口、指定端口或阻塞端口。
測試連通性:
- 在 PC0 上，打開命令提示符。
- 啟動到 PC2 的持續 ping：
```
      ping -t 192.168.1.33
```
- 觀察現象: Ping 現在應該是穩定的，有持續的回復。STP 已經創建了一個無環路的拓撲。
- 按 Ctrl+C 停止 ping。
(可選) 影響根橋選舉:
- 在 SW0 -> CLI 選項卡:
```
      configure terminal
spanning-tree vlan 1 priority 4096  # 設置一個較低的優先級使 SW0 成為根橋
end
```
- 等待約 1 分鐘收斂。
- 在所有交換機上再次運行 show spanning-tree vlan 1。
- 觀察現象: SW0 現在應該報告 “This bridge is the root”。觀察 SW1, SW2, SW3 上的根端口和阻塞端口是如何變化的。
- 如果需要，重置 SW0 上的優先級：
```
      configure terminal
no spanning-tree vlan 1 priority
end
```

第三部分：配置和驗證 RSTP (802.1W)

目標：實施 RSTP 并觀察其比 STP 更快的收斂速度。

啟用 RSTP 模式:
- 在 SW0 -> CLI 選項卡:
```
      enable
configure terminal
spanning-tree mode rapid-pvst # 設置模式為 RSTP (Cisco 常用 rapid-pvst)
end
```
  （注意：rapid-pvst 是 Cisco 針對每個 VLAN 的快速 STP 實現。根據您的設備或實驗指導，也可能使用 spanning-tree mode rstp 命令。）
- 在 SW1, SW2, 和 SW3 上重復這些命令。
驗證 RSTP 狀態:
- RSTP 收斂速度快得多（幾秒鐘內）。
- 在每臺交換機上運行：
```
      show spanning-tree vlan 1
```
- 觀察現象:
  - 根橋應該和之前一樣（除非更改了優先級，否則可能是 SW3）。
  - 注意端口角色：根端口 (Root Port - Root), 指定端口 (Designated Port - Desg), 替代端口 (Alternate Port - Altn), 備份端口 (Backup Port - Back)。替代端口提供了一條朝向根橋的備用路徑（但不是根端口），是阻塞狀態的一種。
  - 注意端口狀態：FWD (轉發), LRN (學習), DISC (丟棄)。阻塞/偵聽狀態合并為丟棄狀態。
測試 RSTP 收斂（故障模擬）:
- 識別活動路徑: 根據 show spanning-tree 輸出（特別是 SW0 上的根端口），確定從 PC0 到 PC3 的當前活動路徑。例如，如果 SW0 的 Fa0/22 是根端口，路徑可能是 PC0 -> SW0 -> SW1 -> SW3 -> PC3 (需要檢查 SW1 和 SW3 上的端口狀態確認)。
- 啟動 Ping: 在 PC0 上，啟動到 PC3 的持續 ping：
```
      ping -t 192.168.1.44
```
  等待穩定的回復。
- 模擬鏈路故障: 在 SW0 -> CLI 選項卡 (假設 Fa0/22 是當前活動路徑上的根端口):
```
      configure terminal
interface FastEthernet0/22
shutdown                   # 關閉端口模擬鏈路故障
end
```
- 觀察收斂: 密切關注 PC0 上的 ping 輸出。在回復恢復之前，你應該只看到很少（可能是 0-2 個）Request timed out. 消息。這證明了 RSTP 的快速收斂。
- 驗證新路徑: 在 SW0 上再次運行 show spanning-tree vlan 1。Fa0/22 應該處于 DOWN（關閉）或 DISCARDING（丟棄）狀態。另一個端口（例如 Fa0/23 或 Fa0/24）現在應該成為了根端口（狀態變為 FWD）。檢查其他交換機，看看角色可能發生了什么變化。
- 恢復鏈路: 在 SW0 -> CLI 選項卡:
```
      configure terminal
interface FastEthernet0/22
no shutdown                # 重新啟用端口
end
```
- 觀察恢復: 觀察 ping 輸出。當原始路徑被 RSTP 快速恢復時，回復應保持穩定或幾乎立即恢復。使用 show spanning-tree vlan 1 驗證 Fa0/22 是否回到了其原始角色（很可能是根端口，FWD 狀態）。
- (可選) 重復: 嘗試關閉其他活動或備用鏈路（例如，如 OCR 第 3 頁建議的在 SW0 上關閉 interface FastEthernet0/23 或 interface FastEthernet0/24）并觀察收斂情況。

本文來自互聯網用戶投稿，該文觀點僅代表作者本人，不代表本站立場。本站僅提供信息存儲空間服務，不擁有所有權，不承擔相關法律責任。
如若轉載，請注明出處：http://www.pswp.cn/bicheng/80124.shtml
繁體地址，請注明出處：http://hk.pswp.cn/bicheng/80124.shtml
英文地址，請注明出處：http://en.pswp.cn/bicheng/80124.shtml

如若內容造成侵權/違法違規/事實不符，請聯系多彩編程網進行投訴反饋email:809451989@qq.com，一經查實，立即刪除！