生成树协议CDP思科设备发现协议SSH协议

Posted 2020-11-19

线路冗余->交换机成环

交换机成环导致：

1 广播风暴

2 mac地址表震荡

一个mac在一台交换机上只能对应一个接口，但一个接口可以对应多个mac

3 重复帧拷贝

 

生成树协议：

802.1D、PVST、PVST+、802.1s、802.1w

 

生成树协议用于实现二层线路冗余，在网络中逻辑的阻塞部分接口来实现从源到目的仅有一条唯一路径；

最佳路径故障时，阻塞端口自动工作来实现备份的作用；

所谓生成树，就是在二层网络中构建一个树形结构，形成唯一、最短、星型拓扑；

 

802.1D

公有

 

PDU:协议数据单元

应用层 报文

传输层 数据段

网络层 数据包

数据链路层 数据帧

物理层 比特流

 

BPDU：桥协议数据单元，跨层封装到二层；

配置BPDU：最初未选出根桥时所有交换机均会发出，选出根桥后仅根桥可以发出

次优BPDU：TCN，拓扑变更消息

Hello time 2s，Hold time 20s

 

选举四个角色：

 

根网桥：一棵树仅有一个，负责整棵树的管理、维护

比较桥ID,桥ID最小的成为根；

桥ID=网桥优先级（默认32768，取值范围0-65535）+mac

 

根端口：所有非根设备上存在且仅有一个，负责接收根桥的BPDU和转发用户流量

1 基于cost值，比较入向cost（选举根端口是为了接收BPDU），小则为根端口

Cost值:

10M=100

100M=19

1000M=4

10000M=2

>10000M=1

 

2 入向cost值相同，比较两个接口对端交换机的桥ID，最佳对应接口为根端口

 

3 两个接口对端桥ID相同，比较对端接口的PID=优先级（默认128）+接口编号（小优）

 

4 两个接口对应对端的桥ID、PID和到根的cost值均相同，比较本地接口PID，小优

 

指定端口：一条链路一个，转发根桥BPDU和用户流量，根桥的端口全是指定端口

 

1 比较出向cost值，小优

 

2 出向cost值相同，比较链路两端设备的本地BID，小优，即未来谁当老大谁为指定端口

 

3 本地BID相同，比较本地PID，即优先级和接口编号，小优

 

4 本地PID相同，即一根网线两头接同一接口；由于无法控制HUB的接口，为了破环，交换机将直接阻塞自己本身的接口

 

非指定端口：以上角色选举完后剩余未被分配的端口，会被阻塞，对控制层面流量只接收不转发，对数据层面流量不转发也不接收

 

mac地址本身用于管理vlan，二层交换机仅一个mac，三层交换机有多个mac；

参选时三层交换机会用自己最小的mac地址；

 

对生成树协议的干涉，至少要关注根网桥位置，最合适的地点为汇聚层设备

 

接口状态：

1 down

最初交换机刚插上网线，接口处于down状态，接口信号灯不显示；

此时开始通电，信号灯变为橘红色，开始发BPDU并进入2状态；

2 侦听（listening）：固定15s

该阶段为选举阶段，该阶段四种角色全部判定完毕；

判定完毕后，根端口和指定端口进入状态3

非指定端口进入状态4

3 学习（learning）：固定15s

该状态的接口需要记录所有接口收发的mac地址；生成mac地址表；

4 阻塞

非指定端口也非根端口则进入该状态，指示灯显示橙色；

5 转发（forwarding）

指定和根端口进入学习完成后进入该状态，此时收敛完成；

 

收敛慢：以前网络设备运算速度慢

链路利用率低：端口被阻塞

 

直连检测

当交换机连接根桥的唯一一根网线断开时触发直连检测，再过30s阻塞的接口进入转发状态（成为根）

 

链路断开，交换机从两个接口均无法收到根的BPDU，于是向阻塞端口发送次优BPDU(即交换机自己的BPDU)，另一台交换机从阻塞端口收到该BPDU后会等待20s的保活时间，然后才进入30s的侦听、学习阶段，总共耗时50s

 

PVST

私有，基于vlan的生成树协议

 

算法与802.1D一致；

仅支持ISL，不支持802.1q；

基于vlan，每个vlan独立一棵树，可实现分流、备份，提高链路利用率；

 

基于vlan发出BPDU，分别选举不同vlan下的根桥、根端口，指定、阻塞端口，具体选举规则与802.1D一样；

为了基于不同vlan，在vlan2下发出的BPDU优先级为32770,32770-32768=2，则此时进行的是基于vlan2的选举；

若不干涉选举，最终会使一个mac最小的交换机成为多个vlan的根，所以需要手工干预选举，调整优先级使不同交换机成为不同vlan的根；

修改优先级时必须以32768的倍数修改，否则会使一个vlan的BPDU混入其他vlan中；

 

该协议可以分流；

选举速度慢；

仅支持ISL；

生成树多（一个vlan一个）；

 

PVST+

私有，PVST升级版，目前思科交换机默认运行该算法

 

实现部分加速；

支持802.1q和ISL；

树多问题未处理；

 

拥有一个vlan的树的条件：

设备上创建了vlan 2；

设备连接有vlan 2的用户或有trunk干道；

 

PVST和PVST+干涉选举：

1 网桥优先级：影响根桥位置

2 接口优先级或cost值：影响根端口和指定、阻塞端口位置

 

修改基于vlan2的设备优先级干涉根桥选举：

 

修改SW1为vlan1的主根桥（优先级下调2倍的4096）；

修改SW1为vlan2的备份根桥（优先级下调一个4096）；

 

修改某个接口在某个vlan的接口优先级（以16的倍数修改，范围0-240）；

 

修改某个接口的开销值；

 

PVST+部分加速

1 端口加速

将0/1-22调整为portfast接口，调整后接口不参与STP选举直接进入转发状态（指定端口）；

Switchport host会将选中的接口全部调整为access模式再做portfast；

一般连接终端的接口使用，trunk干道一般不使用；

 

不进入接口的情况下将所有access模式的接口调整为portfast；

不对trunk干道生效；

 

2 上行链路加速

当接口存在直连检测的情况下，可以以毫秒为单位快速打开另一个被阻塞的接口，不需要30s侦听和学习；

运行uplinkfast的交换机桥优先级和接口cost值变大，优先级大则交换机不会抢占根桥，cost值大则交换机上存在阻塞端口可能性变大，存在阻塞端口方便直连检测；

该命令只能在接入层交换机使用；

 

3 骨干加速

所有设备均可配置

针对上面的50s的情况，交换机一个接口对端是根桥的指定端口，另一个接口对端是一个阻塞端口，此时若连接根桥的链路故障，则该交换机无法从任何端口收到根的最优BPDU，此时交换机将发出自己的次优BPDU，假设交换机开启了骨干加速，则可以省掉维持稳定性的20s，直接进入30s（侦听+学习），然后原先的阻塞端口进入转发状态；

 

PVST+的优点：

1 基于vlan分流

2 部分加速

3 兼容802.1q

PVST+的缺点：

1 初次收敛30s

2 无直连检测则仍需30s

3 生成树多

 

RPVST/RSTP(cisco)和802.1W（公有）

 

快速生成树（1-2s内收敛完成）

不计时，主动切换状态：直接侦听决定端口身份，决定好不再等待后直接学习，学习完成后不再等待直接进入相应状态开始工作

 

RSTP/RPVST基于vlan，一个vlan一棵树；

802.1W不基于vlan，多个vlan一棵树；

 调整使用的生成树协议为RSTP

 

不是所有接口都支持RSTP：

点到点接口：快速接口即全双工接口，可以支持

共享接口（share）：慢速即半双工接口，不支持

可以修改接口类型，使其支持RSTP

 

cisco私有特点：

优点：快速、分流（基于vlan）、兼容（支持802.1q、ISL）

缺点：树多

公有特点：

优点：快速

缺点：仅一棵树（不分流，链路利用率低）

 

MSTP/802.1S

 

多生成树/组生成树

快速生成树；

基于组，一个组一棵树，将多个vlan加入该组，如vlan1/2/3在组1，vlan4/5/6在组2，总共形成两棵生成树；

借鉴PVST，组1的优先级为32769=32768+1，组2的优先级为32770=32768+2，靠优先级区分不同的组，一旦决定运行MSTP，则网络中所有设备都必须统一运行MSTP；

 

此时交换机上有3棵树，0号组树、1号组树、2号组树

0号组包含的vlan

 1号组包含的vlan

2号组包含的vlan

此时网络中所有其他交换机的组vlan信息必须与此交换机保持一致，否则可能出环；

 指定交换机的主根

 指定交换机的备份根

其余命令基本都是将原来敲vlan的部分修改为mst 组号；

 

多生成树协议，会基于不同vlan或不同的组实现多生成树，此时要求：

本地存在这些vlan且本地有这些vlan的活动用户或存在活动的trunk干道，否则交换机上不会出现该vlan的树；

 

CDP：思科设备发现协议

可以帮助远程了解网络拓扑；

默认开启且每60s为周期向所有邻居告知本地信息；

从左到右：

Device ID:显示连接的对端设备

Local intrfce：本地接口编号

Holdtime

Capability：对端是什么设备，此处R S表示对端为三层交换机（R=routing，S=switching）

Platform：对端设备型号

Port ID:对端接口编号

 

可以看到完整的CDP信息（可以提供的信息包括设备名称、设备的SVI管理地址、操作系统版本、VTP域名、native vlan等信息）

 

 在设备上全局关闭CDP

关闭某个接口的CDP

一般安全起见需要关闭所有连接终端的接口的CDP

 

SSH

 

相当于加密版的telnet；

只要1.99以上的版本均称为版本2；

Linux系统默认开启SSH登录服务；

SSH使用非对称算法（RSA），使用该算法安全性极高，网银、支付宝均使用该算法；

 

可以被SSH的设备必定有K，表示设备支持安全加密（SSH）

 

开启telnet：

 

开启密文登录认证（开启SSH）：

 指定密码库名称，库名称为r1.haojian.com（r1.域名）

开启加密算法，默认生成密钥长度512

修改密钥长度为1024

 

使用SSH从一台设备登入另一台设备：

用用户ccna登录

 

指定仅允许ssh：