二層設備實現負載均衡的手段--STP
阿新 • • 發佈：2018-05-13
2層鏈路備份前景： 在三層中，提供備份的是浮動路由，而在二層設備中要建立備份該用什麽，又會出現什麽樣的問題，該怎樣解決？
傳統的LAN中存在一些問題：1、沖突域，我們用網橋來解決，後有了比網橋高級的交換機，2.廣播域，交換機可分隔沖突域，但不能隔離廣播域，我們用vlan來解決（兩種方式：同一個交換機上的同一個vlan成員---access；不同的交換機上的同一個vlan成員---trunk），在trunk鏈路中標簽問題我們用了協議1、802.1q(dot1q)--公有標準協議 2、ISL---思科私有
vlan間路由：網關--可以同時連接多個網段的接口，網關的設備有很多，比如路由器，多層交換機，防火墻，我們可以理解為凡是有路由表的設備，都支持路由功能，那麽該設備就可以作為“網關”
電腦開機時，會自動發送無故ARP（即尋找自己mac地址，正常情況是尋找其他mac地址，這是自檢的流程，查看有沒有與自己重復的mac）到交換機，交換機進行廣播（flooding），如果交換機與交換機之間還有一根備份鏈路，那這條ARP的廣播會通過備份鏈路返回到PC，形成環路，如果有n臺PC機，就會造成網絡資源耗盡，交換機死機
當交換機只有一根線連接時，會出現單點故障，即任何一個地方故障，全部down，我們用“在交換機上連接兩條線”解決，即二層冗余鏈路，但容易形成二層廣播風暴，也稱二層冗余環路，因此，我們要解決這個既提供二層冗余鏈路，又出現二層環路的問題 方法：STP生成樹(樹我們知道是有樹枝的，而有樹枝，當信息傳遞時永遠不會通過樹枝再傳到樹根，即生成樹是永遠沒有環路的。交換機開機時，會自動啟用stp）
1.定義：Spanning Tree Protocol 生成樹協議
2.作用：邏輯上斷開環路，防止廣播風暴的產生
當線路故障，阻塞接口被激活，恢復通信，起備份線路的作用
(在提供2層冗余鏈路的情況下，防止2層數據轉發環路的發生)
3.報文
BPDU-bridge protocol data unit--橋接 協議 數據 單元
交換機之間是以組播的形式發送BPDU
4.原理
1）確定交換機的角色
根交換機：在一個LAN中，有且只有一個根交換機
非根交換機：除了根交換機以外，其他的都叫做非根交換機
原則：各個交換機之間互相比較：BID-bridge ID -橋ID，由優先級（2個字節，取值範圍0-65535 2^16=65536 ）+MAC地址（6字節）
在交換網絡中，由於STP的運行，兩臺相鄰的交換之間可能不通，因為每臺非根交換機選擇路徑的時候都是選擇的與根交換機的最短鏈路（看cost），而數據傳輸走的就是這個鏈路
2）確定端口的角色
根端口：僅存在於非根交換機，有且只有一個，距離根交換機最近（與根交換機直連的對面端口）
指定端口：在任何一個網段（沖突域）中，都有並且只有1個，距離根交換機最近（與根交換機距離最近的端口）
非指定端口:其他的所有的端口，都稱之為“非指定端口”，非指定端口只能接收信息，不能發送信息
3）確定端口狀態
down--中間狀態
listening--中間狀態
learning--中間狀態
forwarding--最終狀態
blocking--最終狀態
5.STP協議中，是如何判斷一個路徑的距離的？
通過cost：stp協議對於不同帶寬的鏈路，分配了一個默認的cost
cost值越小越好 --display stp
6.STP的報文格式-BPDU
root-switch：該字段包含的根交換機的BID
cost:表示的是發送該BPDU的交換機到根交換機的距離
BID：表示的是發送該BPDU的交換機的出端口
PID:表示的是port-ID，即發送該BPDU的交換機的出端口的ID（端口優先級+端口號）端口優先級默認是128
7.STP的收斂
1）交換機端口的5中STP狀態
disabled（down）禁用------強制關閉
blocking阻塞--------------------只接收BPDU
listening偵聽--------------------構建“活動”拓撲（端口 狀態切換 15s）
learning學習---------------------構建網橋表（端口 狀態切換 15s）
forwarding轉發------------------發送/接收用戶數據
現在交換機不做任何優化，拔掉網線後再啟動會有延遲，但現在有種技術RSTP，拔掉網線時會從down直接到forwarding
2) STP生成樹計時器
兩種終極：一，當一臺交換機一邊是阻塞端口，一邊是根端口，根端口連接的這條正常線路斷了，阻塞端口會立即變為根端口，即非指定端口會立即轉變為根端口，但狀態還是blocking，會進入listening-->learning -----30s
二，交換機間連接一臺hub,hub連接一臺pc，hub和右邊的交換機是blocking ，當左邊斷了，右邊的交換機會維持20s(hold=20s),原因是hub能感知到左邊的線斷了，但hub右邊的線沒有問題，交換機就不能感知，當20s過後，右邊的交換機還沒有收到壓制信息，會進行端口角色轉變非指定端口-指定端口，狀態由blocking轉變為listening-->learning ---------50s
傳統的LAN中存在一些問題：1、沖突域，我們用網橋來解決，後有了比網橋高級的交換機，2.廣播域，交換機可分隔沖突域，但不能隔離廣播域，我們用vlan來解決（兩種方式：同一個交換機上的同一個vlan成員---access；不同的交換機上的同一個vlan成員---trunk），在trunk鏈路中標簽問題我們用了協議1、802.1q(dot1q)--公有標準協議 2、ISL---思科私有
vlan間路由：網關--可以同時連接多個網段的接口，網關的設備有很多，比如路由器，多層交換機，防火墻，我們可以理解為凡是有路由表的設備，都支持路由功能，那麽該設備就可以作為“網關”
電腦開機時，會自動發送無故ARP（即尋找自己mac地址，正常情況是尋找其他mac地址，這是自檢的流程，查看有沒有與自己重復的mac）到交換機，交換機進行廣播（flooding），如果交換機與交換機之間還有一根備份鏈路，那這條ARP的廣播會通過備份鏈路返回到PC，形成環路，如果有n臺PC機，就會造成網絡資源耗盡，交換機死機
當交換機只有一根線連接時，會出現單點故障，即任何一個地方故障，全部down，我們用“在交換機上連接兩條線”解決，即二層冗余鏈路，但容易形成二層廣播風暴，也稱二層冗余環路，因此，我們要解決這個既提供二層冗余鏈路，又出現二層環路的問題 方法：STP生成樹(樹我們知道是有樹枝的，而有樹枝，當信息傳遞時永遠不會通過樹枝再傳到樹根，即生成樹是永遠沒有環路的。交換機開機時，會自動啟用stp）
1.定義：Spanning Tree Protocol 生成樹協議
2.作用：邏輯上斷開環路，防止廣播風暴的產生
當線路故障，阻塞接口被激活，恢復通信，起備份線路的作用
(在提供2層冗余鏈路的情況下，防止2層數據轉發環路的發生)
3.報文
BPDU-bridge protocol data unit--橋接 協議 數據 單元
交換機之間是以組播的形式發送BPDU
4.原理
1）確定交換機的角色
根交換機：在一個LAN中，有且只有一個根交換機
非根交換機：除了根交換機以外，其他的都叫做非根交換機
原則：各個交換機之間互相比較：BID-bridge ID -橋ID，由優先級（2個字節，取值範圍0-65535 2^16=65536 ）+MAC地址（6字節）
在交換網絡中，由於STP的運行，兩臺相鄰的交換之間可能不通，因為每臺非根交換機選擇路徑的時候都是選擇的與根交換機的最短鏈路（看cost），而數據傳輸走的就是這個鏈路
2）確定端口的角色
根端口：僅存在於非根交換機，有且只有一個，距離根交換機最近（與根交換機直連的對面端口）
指定端口：在任何一個網段（沖突域）中，都有並且只有1個，距離根交換機最近（與根交換機距離最近的端口）
非指定端口:其他的所有的端口，都稱之為“非指定端口”，非指定端口只能接收信息，不能發送信息
3）確定端口狀態
down--中間狀態
listening--中間狀態
learning--中間狀態
forwarding--最終狀態
blocking--最終狀態
5.STP協議中，是如何判斷一個路徑的距離的？
通過cost：stp協議對於不同帶寬的鏈路，分配了一個默認的cost
cost值越小越好 --display stp
6.STP的報文格式-BPDU
root-switch：該字段包含的根交換機的BID
cost:表示的是發送該BPDU的交換機到根交換機的距離
BID：表示的是發送該BPDU的交換機的出端口
PID:表示的是port-ID，即發送該BPDU的交換機的出端口的ID（端口優先級+端口號）端口優先級默認是128
7.STP的收斂
1）交換機端口的5中STP狀態
disabled（down）禁用------強制關閉
blocking阻塞--------------------只接收BPDU
listening偵聽--------------------構建“活動”拓撲（端口 狀態切換 15s）
learning學習---------------------構建網橋表（端口 狀態切換 15s）
forwarding轉發------------------發送/接收用戶數據
現在交換機不做任何優化，拔掉網線後再啟動會有延遲，但現在有種技術RSTP，拔掉網線時會從down直接到forwarding
2) STP生成樹計時器
兩種終極：一，當一臺交換機一邊是阻塞端口，一邊是根端口，根端口連接的這條正常線路斷了，阻塞端口會立即變為根端口，即非指定端口會立即轉變為根端口，但狀態還是blocking，會進入listening-->learning -----30s
二，交換機間連接一臺hub,hub連接一臺pc，hub和右邊的交換機是blocking ，當左邊斷了，右邊的交換機會維持20s(hold=20s),原因是hub能感知到左邊的線斷了，但hub右邊的線沒有問題，交換機就不能感知，當20s過後，右邊的交換機還沒有收到壓制信息，會進行端口角色轉變非指定端口-指定端口，狀態由blocking轉變為listening-->learning ---------50s
forward-delay(轉發延遲)：15s
max-age(最大存活時間)：20s
因此：stp的收斂時間（故障修復時間）：30s-50s
8.RSTP
快速生成樹協議--為解決stp的速度慢
9.MSTP
多生成樹協議--為解決網絡資源中設備利用率也作互相備份的作用--負載均衡（既可以快速收斂，又提供了數據轉發的多個冗余路徑，在數據轉發過程中實現vlan數據的負載均衡）二層設備實現負載均衡的手段--STP