1、 1999,Cisco Systems,Inc.6-1局域网互连局域网互连笫十讲笫十讲4.6 局域网互连局域网互连转发器和集线器转发器和集线器:物理层的设备物理层的设备 通过集线器连接起来的局域网属于同一个冲突域，这也意通过集线器连接起来的局域网属于同一个冲突域，这也意味着所有的节点都共享带宽味着所有的节点都共享带宽 所能连接的站点数是有限制的，比如所能连接的站点数是有限制的，比如10BaseT局域网的站局域网的站点最多有点最多有1024个个 它所覆盖的范围仍然是有限的，要求遵循它所覆盖的范围仍然是有限的，要求遵循5-4-3原则原则网桥：网桥：第二层（数据链路层）的设备第二层（数据链路层）的设
2、备 提供网段间的隔离功能提供网段间的隔离功能4.6.1 网桥网桥网桥（网桥（bridge）最早是设计为把那些具有相同的物理层和媒）最早是设计为把那些具有相同的物理层和媒体访问子层的局域网（比如都符合体访问子层的局域网（比如都符合IEEE 802.3）互连起来而）互连起来而设计的设计的桥适合于不是非常复杂的局域网之间的互连，它工作在桥适合于不是非常复杂的局域网之间的互连，它工作在OSI模型中的第二层模型中的第二层桥提供一种对桥提供一种对LAN的扩展，实现的扩展，实现MAC子层的连接。子层的连接。桥对遵循桥对遵循IEEE 802标准的局域网是完全透明的：标准的局域网是完全透明的：不需要对连接在这些
3、不需要对连接在这些LAN上的站点的通信软件进行修改上的站点的通信软件进行修改 对于在两个或多个对于在两个或多个LAN中的所有站点来说，就好象存在一个单一的中的所有站点来说，就好象存在一个单一的LAN为什么要采用网桥？为什么要采用网桥？为什么不是简单的采用一个大的为什么不是简单的采用一个大的LAN而是通过网桥连接多个而是通过网桥连接多个LAN？无序性：可能已经有多个无序性：可能已经有多个LAN存在存在 可靠性：故障可能导致整个可靠性：故障可能导致整个LAN陷于瘫痪陷于瘫痪 性能：性能：LAN中所有站点共享带宽，同时其性能随着连在其上的设备的中所有站点共享带宽，同时其性能随着连在其上的设备的数量或
4、媒体长度的增加而降低数量或媒体长度的增加而降低 站点数：受电气特性和站点数：受电气特性和MAC的制约，的制约，LAN连接的站点数目是有限的连接的站点数目是有限的 地理考虑：局域网覆盖的范围是有限的，考虑要连接的站点在地理位地理考虑：局域网覆盖的范围是有限的，考虑要连接的站点在地理位置上较分散且相距较远的情况置上较分散且相距较远的情况 安全：网卡可以工作在混杂方式，可以监听安全：网卡可以工作在混杂方式，可以监听LAN上发送的所有帧上发送的所有帧网桥的功能网桥的功能网桥的作用是通过其网桥的作用是通过其“过滤和转发过滤和转发”功能来实现的功能来实现的，当网桥收到一个，当网桥收到一个MAC帧时，它检查
5、该帧的源地址帧时，它检查该帧的源地址和目的地址和目的地址 如果目的站点和源站点是在同一网络之上，则不对其进行如果目的站点和源站点是在同一网络之上，则不对其进行转发，这起到了相应的转发，这起到了相应的“过滤过滤”作用。作用。否则根据它所保持的路由表选择正确的网络来进行否则根据它所保持的路由表选择正确的网络来进行“转发转发”。网桥可能具有网桥可能具有“学习学习”功能，应该能够动态地了解功能，应该能够动态地了解别的局域网或网桥的状态，帮助其进行自我配置工别的局域网或网桥的状态，帮助其进行自我配置工作。作。网桥的设计要考虑的问题网桥的设计要考虑的问题网桥必须考虑连接的各种局域网的物理特性和帧格网桥必须
6、考虑连接的各种局域网的物理特性和帧格式：式：不同的帧格式：格式的转换，检验和的计算等不同的帧格式：格式的转换，检验和的计算等不同的数据速率：缓冲功能以及拥塞控制不同的数据速率：缓冲功能以及拥塞控制不同的超时时间：不同网络的延迟时间各不相同不同的超时时间：不同网络的延迟时间各不相同不同的最大帧长度：这可能是一个最为重要的问题，不同的最大帧长度：这可能是一个最为重要的问题，IEEE 802 LAN标准不提供分段功能标准不提供分段功能 让高层应用了解要经过的让高层应用了解要经过的LAN的最大帧长度，这样的最大帧长度，这样可以避免发送太大的帧可以避免发送太大的帧 网桥来分解帧，需要额外的逻辑单元来分解
7、帧和对网桥来分解帧，需要额外的逻辑单元来分解帧和对帧的每个部分提供适当的应答，即要求网桥能够识帧的每个部分提供适当的应答，即要求网桥能够识别网络层的协议单元别网络层的协议单元透明网桥的透明网桥的主要特性主要特性 透明：引入网桥对于现有透明：引入网桥对于现有LAN的运行是完全透明的的运行是完全透明的可以连接同种可以连接同种MAC协议或者不同协议或者不同MAC协议的协议的LANLAN上的站点不用作任何改动，完全透明上的站点不用作任何改动，完全透明网桥也不用做特殊的设置，连接好之后就可以运行网桥也不用做特殊的设置，连接好之后就可以运行 对于环路的拓扑结构，网桥还采用的是一种叫对于环路的拓扑结构，网桥
8、还采用的是一种叫做生成树算法的技术，来防止路由回路做生成树算法的技术，来防止路由回路 透明网桥透明网桥透明网桥的每个端口以混杂方式工作，接收连接到该网桥的透明网桥的每个端口以混杂方式工作，接收连接到该网桥的局域网上传送的所有帧。局域网上传送的所有帧。每个桥维护了一个基于每个桥维护了一个基于MAC地址的过滤数据库，网桥根据这地址的过滤数据库，网桥根据这个数据库，把收到的帧往相应的局域网进行转发或者过滤：个数据库，把收到的帧往相应的局域网进行转发或者过滤：过滤数据库中列出了每个可能的目的地（目的过滤数据库中列出了每个可能的目的地（目的MAC地址），以及它地址），以及它属于哪一条输出线路（一个端口号
9、，即表示转发给哪个属于哪一条输出线路（一个端口号，即表示转发给哪个LAN），同时），同时每个表项还有一个超时。每个表项还有一个超时。网桥初始化时，过滤数据库为空网桥初始化时，过滤数据库为空 如果收到的帧的目的地址不在过滤数据库中，则进行扩散，即把帧转如果收到的帧的目的地址不在过滤数据库中，则进行扩散，即把帧转发到除了收到该帧的端口外的所有端口中发到除了收到该帧的端口外的所有端口中 逆向学习：当一个帧到达一个端口时，桥显然知道它是来自于到来逆向学习：当一个帧到达一个端口时，桥显然知道它是来自于到来LAN的哪一边。帧的源地址字段表示了源站点。因而桥可以更新那个的哪一边。帧的源地址字段表示了源站点。
10、因而桥可以更新那个MAC地址对应的过滤数据库中有关信息地址对应的过滤数据库中有关信息 每个表项有一个超时，如果一段时间没有看到来自于该站点的帧，则每个表项有一个超时，如果一段时间没有看到来自于该站点的帧，则从表中移走从表中移走透明网桥（续）透明网桥（续）桥在端口桥在端口x上接收到一个上接收到一个MAC帧，有如下规则：帧，有如下规则：查询过滤数据库，决定该目的查询过滤数据库，决定该目的MAC地址是否列在除端口地址是否列在除端口x外的其它端口中。外的其它端口中。如果目的如果目的MAC地址没有找到，把该帧往除了它所到来的地址没有找到，把该帧往除了它所到来的端口外的所有端口发送，即进行扩散。端口外的所
11、有端口发送，即进行扩散。如果目的地址列在过滤数据库中的某个端口如果目的地址列在过滤数据库中的某个端口y中，其中中，其中y不不等于等于x，此外还要看端口，此外还要看端口y是否处在阻塞还是在转发状态。是否处在阻塞还是在转发状态。如果端口如果端口y是非阻塞（转发状态）的，把该帧通过端口是非阻塞（转发状态）的，把该帧通过端口y转转发到它所连接的发到它所连接的LAN中。中。透明网桥（续）透明网桥（续）如果收到一个广播帧，网桥会把广播帧向该如果收到一个广播帧，网桥会把广播帧向该帧的到来端口外的所有其它端口转发帧的到来端口外的所有其它端口转发 广播帧的目的地址代表所连接的局域网的所有目广播帧的目的地址代表所
12、连接的局域网的所有目的主机的主机 网桥实现网桥实现MAC子层的连接，通过网桥连接的子层的连接，通过网桥连接的LAN相当于一个大的相当于一个大的LAN 通过网桥连接的站点位于同一个广播域（通过网桥连接的站点位于同一个广播域（broadcast domain），即这些节点能相互接收彼），即这些节点能相互接收彼此的广播帧。此的广播帧。1、网桥 网桥是将一个LAN段与另一LAN段连接起来的网络设备。网桥执行三种重要的功能：学习、过滤和转发。2、交换机 交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。交换机保持一张有关地址的信息表(称为MAC地址表-内容可寻址寄存器)，并用该信息来决定如何过滤并转发
13、LAN流量。与网桥不同，交换机采用交换技术来增加数据的输入输出总和与介质的带宽。交换机地址表学习交换机地址表学习 初始初始MAC地址表是空的地址表是空的MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD交换机地址表学习交换机地址表学习 计算机计算机 A 发一个数据帧发一个数据帧 到计算机到计算机 C 交换机通过接收从端口交换机通过接收从端口E0来的数据帧的源地址学习到了计算机来的数据帧的源地址学习到了计算机 A 的的MAC地址地址 从计算机从计算机A到计算机到计算机C的数据帧
14、被泛洪（的数据帧被泛洪（flood）到到 除了除了E0 以外的以外的所有其他端口所有其他端口(不知道地址的单播帧被泛洪不知道地址的单播帧被泛洪)MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBA交换机地址表学习交换机地址表学习 计算机计算机 D 发一个数据帧发一个数据帧 到计算机到计算机 C 交换机通过接收从端口交换机通过接收从端口E3来的数据帧的源地址学习到了计算机来的数据帧的源地址学习到了计算机 D 的的MAC地址地址 从计算机从计算机D
15、到计算机到计算机C的数据帧被泛洪（的数据帧被泛洪（flood）到到 除了除了E3 以外的所有以外的所有其他端口其他端口(不知道地址的单播帧被泛洪不知道地址的单播帧被泛洪)MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E3:0260.8c01.4444E0E1E2E3DCAB交换机如何过滤数据帧交换机如何过滤数据帧 计算机计算机 A 第二次发一个数据帧第二次发一个数据帧 到计算机到计算机 C 目标地址在目标地址在MAC地址表中可以查到，地址表中可以查到，帧不被帧不
16、被floodE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC address table广播和组播帧广播和组播帧 计算机计算机D 发送一个广播或组播帧。发送一个广播或组播帧。广播和组播帧被广播和组播帧被 flooded 到除了初始接收端口以外到除了初始接收端口以外的所有其他端口的所有其他端口0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01
17、.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.4444MAC address table 如果计算机如果计算机A发数据帧到计算机发数据帧到计算机B，因为，因为A和和B在同一在同一个端口连接的网段内，则交换机不进行转发。个端口连接的网段内，则交换机不进行转发。冗余拓扑结构冗余拓扑结构 冗余拓扑结构消除了单点故障。冗余拓扑结构消除了单点故障。冗余拓扑结构也会造成广播风暴冗余拓扑结构也会造成广播风暴,多帧拷贝多帧拷贝,和和MAC地地址表不稳定等问题。址表不稳
18、定等问题。Segment 1Segment 2Server/host XRouter YBroadcast StormsSegment 1Segment 2Server/host XRouter Y BroadcastSwitch ASwitch B计算机计算机 X 发了一个广播帧发了一个广播帧交换机B从网段2收到交换机A发出的广播帧后又扩散到网段1Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y BroadcastSwitch ASwitch B广播风暴交换机不断循环扩散广播导致风暴形成Segment 1Segment 2Server/host XRouter
19、Y BroadcastSwitch ASwitch BMultiple Frame Copies（多帧拷贝）（多帧拷贝）Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y UnicastSwitch ASwitch B 主机主机 X 发一个单播帧（发一个单播帧（unicast frame）到路由器）到路由器 Y 路由器路由器 Y 的的MAC 地址地址 switch A和switch B都不知道都不知道Multiple Frame Copies（多帧拷贝）（多帧拷贝）Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y UnicastSwit
20、ch ASwitch B 主机主机X 发一个单播帧到发一个单播帧到 Router Y，交换机，交换机A与与B都不知道都不知道Router Y的的MAC 地址，因此单播帧以广播的方式发送。地址，因此单播帧以广播的方式发送。Router Y 将收到两个相同的帧。将收到两个相同的帧。Unicast UnicastMAC 地址表不稳定地址表不稳定Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y Unicast UnicastSwitch A Switch BPort 0Port 1Port 0Port 1 主机主机X 发一个单播帧到发一个单播帧到 Router Y，交换机
21、，交换机A与与B都不知道都不知道Router Y的的MAC 地址。地址。因此单播帧以广播的方式发送。因此单播帧以广播的方式发送。Switch A and B 通过各自的通过各自的 port 0 学习到主机学习到主机X 的的MAC 地址。地址。MAC 地址表不稳定地址表不稳定Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y Unicast UnicastSwitch ASwitch BPort 0Port 1Port 0Port 1 主机主机X 发一个单播帧到发一个单播帧到 Router Y，交换机，交换机A与与B都不知道都不知道Router Y的的MAC 地址。地
22、址。因此单播帧以广播的方式发送。因此单播帧以广播的方式发送。Switch A 和和B 又通过各自的又通过各自的 port 1 学习到主机学习到主机X 的的MAC 地址。地址。这样就造成这样就造成Switch A 和和B MAC 地址表的不稳定。地址表的不稳定。复杂的拓扑结构可能造成复杂的拓扑结构可能造成 多重环路（多重环路（multiple loops）数据链路层没有阻止环路产生的机制。数据链路层没有阻止环路产生的机制。Server/hostWorkstationsLoopLoopLoopMultiple Loop Problems Broadcast阻塞（阻塞（Block）通过阻塞一个或多个
23、冗余端口，维护一个无回路的网络通过阻塞一个或多个冗余端口，维护一个无回路的网络IEEE 802.1dIEEE 802.1dxSTP的算法的算法STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：选择根网桥（选择根网桥（Root Bridge）选择根端口（选择根端口（Root Ports）选择指定端口（选择指定端口（Designated Ports）网桥是交换机的前身，由于网桥是交换机的前身，由于STP是在网桥基础上开发的，是在网桥基础上开发的，因此现在在交换机的网络中因此现在在交换机的网络中仍然沿用网桥这一术语仍然沿用网桥这一术语第一步：选择根网桥第一步：选择根网桥选择根
24、网桥的依据选择根网桥的依据网桥网桥ID（BID）网桥网桥ID是唯一的，交换机之间选择是唯一的，交换机之间选择BID值最小的值最小的交换机作为网络中的根网桥交换机作为网络中的根网桥网桥优先级网桥优先级网桥的网桥的MAC地址地址2字节字节6字节字节取值范围：取值范围：0 65535缺省值：缺省值：32768选择根网桥的目的是为了给将选择根网桥的目的是为了给将生成的树形结构确定一个树根生成的树形结构确定一个树根STP选择根网桥举例选择根网桥举例根据网桥根据网桥ID选择根网桥选择根网桥ABC优先级：优先级：4096MAC地址：地址：000d.2800.b100优先级：优先级：32768MAC地址：地址
25、：000d.2800.b101优先级：优先级：32768MAC地址：地址：000d.2800.b102Root Bridge下一步：选择根端口下一步：选择根端口以本拓朴为例，以本拓朴为例，介绍介绍STP的计算的计算过程过程选择根端口的依据选择根端口的依据在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口作为根端口选择根端口的依据是：选择根端口的依据是：根路径成本最低根路径成本最低 直连的网桥直连的网桥ID最小最小 端口端口ID最小最小根路径成本根路径成本根路径成本是网桥到根网桥的路径上所有根路径成本是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和链路的成本之和Roo
26、t Bridge路径成本：路径成本：19路径成本：路径成本：100CBAPort 1C的的Port 1根路径成本根路径成本19100119路径成本路径成本路径成本根据链路带宽的高低规定路径成本根据链路带宽的高低规定链路带宽（链路带宽（Mb/s）路径成本路径成本10100166245391001915514622610004100002端口端口ID端口端口ID的组成的组成端口优先级端口优先级端口编号端口编号8位位8位位取值范围：取值范围：0 255缺省值：缺省值：128100MSTP选择根端口举例选择根端口举例在非根桥上，在非根桥上，选择一个根端口（选择一个根端口（RP）ABC优先级：优先级：4
27、096MAC地址：地址：000d.2800.b100优先级：优先级：32768MAC地址：地址：000d.2800.b101优先级：优先级：32768MAC地址：地址：000d.2800.b102Root Bridge下一步：选择指定端口下一步：选择指定端口100M100MRoot PortRoot Port在在B和和C上，到达上，到达A最近的端口是最近的端口是B和和C的根端口的根端口选择指定端口的依据选择指定端口的依据在每个网段上，选择在每个网段上，选择1个指定端口个指定端口 根桥上的端口全是指定端口根桥上的端口全是指定端口 非根桥上的指定端口：非根桥上的指定端口：根路径成本最低根路径成本最
28、低端口所在的网桥的端口所在的网桥的ID值较小值较小端口端口ID值较小值较小STP选择指定端口举例选择指定端口举例在每个网段选择在每个网段选择1个指定端口（个指定端口（DP）100MABC优先级：优先级：4096MAC地址：地址：000d.2800.b100优先级：优先级：32768MAC地址：地址：000d.2800.b101优先级：优先级：32768MAC地址：地址：000d.2800.b102Root Bridge100M100MRoot Port这个端口既不是根端这个端口既不是根端口，也不是指定端口，口，也不是指定端口，STP将这个端口阻塞将这个端口阻塞（Block）在这个网段上，在这个
29、网段上，B的的网桥网桥ID较小，所以较小，所以B上的端口为指定端口上的端口为指定端口DPDPDP根网桥上的端口根网桥上的端口都是指定端口都是指定端口STP计算结果计算结果经过经过STP计算，最终的逻辑结构为无环拓朴计算，最终的逻辑结构为无环拓朴100MABC优先级：优先级：32768MAC地址：地址：000d.2800.b101优先级：优先级：32768MAC地址：地址：000d.2800.b102100M优先级：优先级：4096MAC地址：地址：000d.2800.b100备份线路备份线路STP举例举例DCABBID：32768000d.2800.b100BID：32768000d.2805
30、.c100BID：32768000d.2810.d100BID：32768000d.2811.e100100M100M100M100M100MRoot BridgeRPRPRPDPDPDPBlock经过经过STP计算后的逻辑拓朴计算后的逻辑拓朴DCABBID：32768000d.2800.b100BID：32768000d.2805.c100BID：32768000d.2810.d100BID：32768000d.2811.e100100M100M100MRoot BridgeSTP(生成树生成树）协议的运行）协议的运行 使得每一个网络只有一个根桥（使得每一个网络只有一个根桥（Root bri
31、dge）使得每一个非根桥（使得每一个非根桥（nonroot）上只有一个根端口（）上只有一个根端口（root port）使得每一个网段（使得每一个网段（segment）只有一个指定端口）只有一个指定端口（designated port）xDesignated port(F)Root port(F)Designated port(F)Nondesignated port(B)Root bridgeNonroot bridgeSW XSW Y100baseT 10baseTSwitch YDefault priority 32768(8000 hex)MAC 0c0022222222Switch X
32、Default priority 32768(8000 hex)MAC 0c0011111111 STP协议中根桥的选择协议中根桥的选择BPDUBPDU=Bridge protocol data unit(默认每隔默认每隔2秒发一个秒发一个BPDU包包)根桥根桥=具有最小具有最小 桥桥 ID值的网桥（交换机）值的网桥（交换机）桥桥 ID=网桥优先级网桥优先级+网桥网桥 MAC 地址地址思考：在上面的拓扑图中思考：在上面的拓扑图中,那一台交换机具有最小的桥那一台交换机具有最小的桥ID?Switch YDefault priority 32768MAC 0c0022222222Switch XDe
33、fault priority 32768 MAC 0c0011111111STP协议中交换机端口状态协议中交换机端口状态Root bridgexPort 0Port 1Port 0Port 1100baseT10baseT 指定端口指定端口(F)根端口根端口(F)非指定端口非指定端口(B)指定端口指定端口(F)Switch YMAC 0c0022222222Default priority 32768Switch XMAC 0c0011111111Default priority 32768 Port 0Port 1Port 0Port 1Switch ZMac 0c0011110000Def
34、ault priority 32768Port 0请指出请指出:那一台交换机是根桥那一台交换机是根桥?那些端口是那些端口是 指定端口指定端口,非指定端口非指定端口,和根端口和根端口?那些端口处于那些端口处于 转发状态转发状态，那些处于阻塞状态，那些处于阻塞状态?100baseT100baseTSpanning-Tree示例示例Switch YMAC 0c0022222222Default priority 32768Switch XMAC 0c0011111111Default priority 32768 Port 0Port 1Port 0Port 1Switch ZMac 0c00111
35、10000Default priority 32768Port 0请指出请指出:那一台交换机是根桥那一台交换机是根桥?那些端口是那些端口是 指定端口指定端口,非指定端口非指定端口,和根端口和根端口?那些端口处于那些端口处于 转发状态转发状态，那些处于阻塞状态，那些处于阻塞状态?100baseT100baseTSpanning-Tree:指定端口指定端口(F)根端口根端口(F)非指定端口非指定端口(BLK)指定端口指定端口(F)根端口根端口(F)根桥根桥BPDU（桥协议数据单元）（桥协议数据单元）交换机之间使用交换机之间使用BPDU来交换来交换STP信息信息BPDU Bridge Protoco
36、l Data Unit 桥协议数据单元桥协议数据单元使用组播发送使用组播发送BPDU，组播地址为：，组播地址为：01-80-c2-00-00-00BPDU分为分为2种类型：种类型：配置配置BPDU 用于生成树计算用于生成树计算 拓朴变更通告（拓朴变更通告（TCN）BPDU 用于通告网络拓朴的变用于通告网络拓朴的变化化有没有想过，交换机有没有想过，交换机怎么知道其他交换机怎么知道其他交换机的网桥的网桥ID？怎么知道？怎么知道哪个端口的根路径成哪个端口的根路径成本最小？本最小？BPDU包含的关键字段包含的关键字段字段字段字节字节作用作用协议协议ID2版本号版本号1报文类型报文类型1标识是配置标识是
37、配置BPDU还是还是TCN BPDU标记域标记域1根网桥根网桥ID8用于通告根网桥的用于通告根网桥的ID根路径成本根路径成本4说明这个说明这个BPDU从根传输了多远从根传输了多远发送网桥发送网桥ID8发送这个发送这个BPDU网桥的网桥的ID端口端口ID2发送报文的端口的发送报文的端口的ID报文老化时间报文老化时间2计时器值，用于说明生成树用计时器值，用于说明生成树用多长时间完称它的每项功能多长时间完称它的每项功能最大老化时间最大老化时间2访问时间访问时间2转发延迟转发延迟2100MSTP使用使用BPDU选择根网桥选择根网桥2-1100MAC网桥网桥ID：32768.000d.2800.b101
38、网桥网桥ID：32768.000d.2800.b102网桥网桥ID：4096.000d.2800.b100字段字段值值根网桥根网桥ID32768.000d.2800.b101根路径成本根路径成本0发送网桥发送网桥ID32768.000d.2800.b101端口端口IDxxxxB交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发送的交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发送的BPDU中，根网桥中，根网桥ID字段填写自己的网桥字段填写自己的网桥ID100M100M100MSTP使用使用BPDU选择根网桥选择根网桥2-2100MAC字段字段值值根网桥根网桥ID4096.000d.2800.b100根路径成本根
39、路径成本0发送网桥发送网桥ID 4096.000d.2800.b100端口端口IDxxxx当接收到其他交换机发出的当接收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥后，比较网桥ID，选择较小的添加到根网桥，选择较小的添加到根网桥ID中中100MA字段字段值值根网桥根网桥ID4096.000d.2800.b100根路径成本根路径成本0发送网桥发送网桥ID32768.000d.2800.b101端口端口IDxxxxB100M网桥网桥ID：32768.000d.2800.b101网桥网桥ID：32768.000d.2800.b102网桥网桥ID：4096.000d.2800.b100当全网所有的交换机接收
40、到全部的当全网所有的交换机接收到全部的BPDU并作比较后，就可以选择出唯并作比较后，就可以选择出唯一的一个根网桥一的一个根网桥STP使用使用BPDU计算根路径成本计算根路径成本2-1100M100M100MAC字段字段值值根网桥根网桥ID4096.000d.2800.b100根路径成本根路径成本0发送网桥发送网桥ID 4096.000d.2800.b100端口端口IDxxxxAB根网桥发送根路径成本为根网桥发送根路径成本为0的的BPDU100MRoot Bridge网桥网桥ID：32768.000d.2800.b101网桥网桥ID：32768.000d.2800.b102网桥网桥ID：4096
41、.000d.2800.b100Root BridgeASTP使用使用BPDU计算根路径成本计算根路径成本2-2其他交换机接收到根网桥的其他交换机接收到根网桥的BPDU后，在根路径成后，在根路径成本上添加接收接口的路径成本，然后转发本上添加接收接口的路径成本，然后转发100M100M100MAC字段字段值值根网桥根网桥ID4096.000d.2800.b100根路径成本根路径成本19发送网桥发送网桥ID32768.000d.2800.b101端口端口IDxxxx100MB交换机保存接口的根路径成本到内存中交换机保存接口的根路径成本到内存中网桥网桥ID：32768.000d.2800.b101网桥
42、网桥ID：32768.000d.2800.b102网桥网桥ID：4096.000d.2800.b100生成树端口的状态生成树端口的状态状态状态用途用途转发（转发（Forwarding）发送和接收用户数据发送和接收用户数据学习（学习（Learning）构建网桥表构建网桥表侦听（侦听（Listening）构建构建“活动活动”拓朴拓朴阻塞（阻塞（Blocking）只接收只接收BPDU禁用（禁用（Disable）强制关闭强制关闭交换机端口的交换机端口的5种种STP状态状态BlockingListeningLearningForwardingSpanning-Tree Port StatesSpanni
43、ng-tree transitions each port through several different state:1.Blocking(阻断阻断)状态（状态（20秒）秒）所有端口初始都是阻断所有端口初始都是阻断状态。状态。2.2.Listening（倾听）状态（倾听）状态（15秒）秒）交换机用这段时交换机用这段时间来判断到根桥是否还有其他路径，并确定打开某个端间来判断到根桥是否还有其他路径，并确定打开某个端口不会在网络中造成环路；口不会在网络中造成环路；3.Learning（学习）状态（学习）状态（15秒）秒）交换机会在学习状态交换机会在学习状态过程中了解各端口过程中了解各端口MAC
44、地址信息，然后记录在交换机内地址信息，然后记录在交换机内的的MAC地址表里。在这两个过程中交换机不会转发用户地址表里。在这两个过程中交换机不会转发用户数据。数据。因此端口状态从因此端口状态从Blocking到到Forwarding需要大约需要大约50秒秒的时间叫做的时间叫做收敛时间（收敛时间（Convergence Time），在这段，在这段时间内用户数据将无法正常传递。时间内用户数据将无法正常传递。STP的默认计时TimeBlocking20 SecListeningLearning15 SecForwarding15 SecForward DelayForward DelayMax-Age
45、Spanning-Tree Recalculation Switch YMAC 0c0022222222Default priority 32768Switch XMAC 0c0011111111Default priority 32768 Port 0Port 1Port 0Port 110baseTx100baseTRoot BridgeDesignated portRoot port(F)Nondesignated port(BLK)Designated portSwitch YMAC 0c0022222222Default priority 32768Switch XMAC 0c001
46、1111111Default priority 32768 Port 0Port 1Port 0Port 110baseTx100baseTRoot BridgeDesignated portRoot port(F)Nondesignated port(BLK)Designated portBPDUxMAXAGExSpanning-Tree Recalculation Key Issue:Time to Convergence Convergence occurs when all the switches and bridge ports have transitioned to eithe
47、r the forwarding or blocking state When network topology changes,switches and bridges must recompute the Spanning-Tree Protocol,which disrupts user traffic数据转发方式数据转发方式1：直接交换：直接交换:2：改进的直接交换：改进的直接交换:(碎片隔离、无残帧）碎片隔离、无残帧）3：存储转发交换：存储转发交换:数据转发方式数据转发方式1：Cut-through(直接交换直接交换)Switch checks destination address
48、 and immediately begins forwarding frameFrame检测到目的地址字段，立即转发检测到目的地址字段，立即转发2：Fragment free(碎片隔离、无残帧碎片隔离、无残帧）(modified cut-through)Cat1900 Default(改进的直接交换改进的直接交换）Switch checks the first 64 bytes then immediately begins forwarding frameFrame接收数据头部，判断头部字段是否正确接收数据头部，判断头部字段是否正确数据转发方式数据转发方式3：Store and forwa
49、rd（存储转发交换存储转发交换）Complete frame is received and checked before forwardingFrameFrameFrame完整地接收整个数据，对数据进行差错检测完整地接收整个数据，对数据进行差错检测Duplex OverviewHalf duplex(CSMA/CD)Unidirectional data flow Higher potential for collison Hubs connectivity SwitchHubDuplex OverviewHalf duplex(CSMA/CD)Unidirectional data flo
50、w Higher potential for collison Hubs connectivity SwitchHubFull duplex Point-to-point only Attached to dedicated switched port Requires full-duplex support on both ends Collision free Collision detect circuit disabled1.什么是虚拟局域网？什么是虚拟局域网？将局域网上的用户或节点划分成若干将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑逻辑工作组工作组”，逻辑组的用户或节点可以根据功，逻辑组
