SWITCH交换机基础知识(3)

3.循环避免(loop avoidance):假如有冗余的连接,可能会造成循环的产生,STP就用来破坏这些循环 Spanning Tree Protocol(STP) Spanning Tree Terms

Digital Equipment Coporation(DEC)在被收购和重命名为Compaq的时候,创建了原始的STP,之后IEEE创建了自己的STP叫做802.1D版本的 STP.和之前的DEC的STP不兼容.STP的主要任务是防止层2的循环,STP使用生成树算法(spanning-tree algorithm,STA)来创建个拓扑数据库,然后查找出冗余连接并破坏它。

我们来看些关于STP的术语:

1.STP:bridges之间交换BPDU信息来检测循环,并通过关闭接口的方式来破坏循环

2.根桥(root bridge):拥有最好的bridge ID即为根桥,网络中的一些诸如哪些端口被堵塞(block)哪些端口作为转发模式的决定都由根桥来决定

3.BPDU:Bridge Protocol Data Unit,所有的switches通过交换这些信息来选择根switch

4.bridge ID:用于STP跟踪网络中的所有switches,这个ID由bridge优先级(priority)和MAC地址符合而成,优先级默认为32768,ID最低的即为根桥 5.非根桥(nonroot bridge):不是根桥的全为非根桥,非根桥交换BPDUs来更新STP拓扑数据库

6.根端口(root port):与根桥直接相连的端口,或者是到根桥最短的接口.如果到根桥的连接不止1条,将比较每条连接的带宽,耗费(cost)低的作为根端口;如果耗费相同就比较bridge ID,ID低的将被选用

7.指定端口(designated port):耗费低的端口,作为转发端口 8.端口耗费(port cost):带宽来决定

9.非指定端口(nondesignated port):耗费较高,为堵塞模式(blocking mode),即不转发帧

10.转发端口(forwarding port):转发端口用来转发帧

11.堵塞端口(blocked port):不转发帧,用来防止循环的产生,虽然不转发,但是它可以监听(listen)帧 Spanning Tree Operations

之前说过:STP的任务就是查找出网络中的所有连接,并关闭些会造成循环的冗余连接.STP首先选举1个根桥,用来对网络中的拓扑结构做决定. 当所有的switches认同了选举出来的根桥后,所有的bridge开始查找根端口.假如在switches之间有许多连接,只能有1个端口作为指定端 口 Selecting the Root Bridge

bridge ID用来在STP域里选举根桥和决定根端口,这个ID是8字节长,包含优先级和设备的MAC地址,IEEE版本的STP的默认优先级是32768.决定谁是根桥,假如优先级一样,那就比较MAC地址,MAC地址小的作为根桥 Selecting the Designated Port

假如不止1个连接到根桥，那就开始比较端口耗费,耗费低的作为根端口,下面是一些典型的耗费标准: 1.10Gbps:2 2.1Gbps:4 3.100Mbps:19 4.10Mbps:100

Spanning-Tree Port States

运行STP的bridges和switches的5种状态:

1.堵塞(blocking):不转发帧,只监听BPDUs,主要目的是防止循环的产生.默认情况下,当switch启动时所有端口均为blocking状态

2.监听(listening):端口监听BPDUs,来决定在传送数据帧之前没有循环会发生,STP过程。

3.学习(learning):监听BPDUs和学习所有路径,学习MAC地址表,不转发帧 4.转发(forwarding):转发和接收数据帧

5.禁用(disabled):不参与帧的转发和STP,一般在这个状态的都是不可操作的。

一般来说,端口只处于转发和堵塞状态,如果网络拓扑发生了变化,端口会进入监听和学习状态,这些状态是临时的 Convergence

汇聚,也叫收敛(convergence):当所有端口移动到非转发或堵塞状态时,开始收敛,在收敛完成前,没有数据将被传送.收敛保证了所有的设备拥有相同的数据库达到一致.一般来说从堵塞状态进入到转发状态需要50秒 Spanning Tree Example

我们来看1个STP的例子,拓扑图给出了已知的MAC地址,并且所有优先级均为32768:

注意A的MAC地址最小,优先级均为32768,所以A作为根桥,并且要注意的是根桥的所有端口均作为转发模式(指定端口).接下来决定根端口,直 接与根桥相连的作为根端口,而且作为转发模式,所以可以判定出根端口个指定端口,bridge ID决定指定和非指定端口.但是注意D和E之间,由于D的bridge ID小,所以D的为指定端口,E的作为非指定端口,如下:

LAN Switch Types

LAN的交换类型决定了当switch的端口接收到1个帧的时候如何去处理 延时(latency):指数据包进入一个网络设备到离开该设备的出口接口所花的时间,这个根据不同的交换模式也不一样 3种交换模式:

1.cut-through(fastforward):Cisco称这种模式叫

cut-through,fastforward或者real time模式,使用这种模式的时候,LAN switch只读取到帧的目标地址为止,减少延时,但是不适合与高偏向错误率的网络

2.fragmentfree(modified cut-through):和cut-through类似,但是LAN switch读取到数据(data)部分的前64字节,这个是Catalyst 1900的默认模式 3.store-and-forward:在这个模式下,LAN switch复制整个帧到它的缓冲区里,然后计算CRC,也帧的长短可能不一样,所以延时根据帧的长短而变化.如果CRC不正确,帧将被丢弃;如果正确, LAN switch查找硬件目标地址然后转发它们 3种模式对帧的读取程度具体如下:

Configuring the Catalyst 1900 and 2950 Switches

1900是款低端switch产品,分为1912和1924系列:1912是有12个10BaseT端口而1924是有24个10BaseT端口 1900 and 2950 Switch Startup

当1900启动后,先运行POST,此时每个端口的发光二级管(LEDs)是绿色的,当POST完成后,LEDs开始闪烁然后熄灭;假如 POST发现某个端口出问题了的话,系统LED和那个出问题的端口的LED开始变黄.假如你的console线缆接好了的话,POST开始显示菜单,如 下:

1 user(s) now active on Management Console. User Interface Menu

[M] Menus

[I] IP Configuration Enter Selection:K

CLI session with the switch is open To end the CLI session, enter [Exit]. >

而2950的启动,有点像router,先进入setup模式.但是默认你可以不对其进行配置,启动如下:

--- System Configuration Dialog ---

Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]: no

Press RETURN to get started!

00:04:53: %LINK-5-CHANGED: Interface Vlan1, changed state to administratively down

00:04:54: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan1, changed state to down Switch>

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