STP的算法与PVST+实现负载均衡

Posted 2020-11-11

实验项目：
1>理解生成树协议[STP]的工作原理
2>配置PVST+实现负载均衡。
实验经过：
一： 原理 ：1.在实际网环境中，物理环路可以提高网络的可靠性。但是在交换网络中，当交换机接收到一个未知目的地的数据帧时，它会将这个数据中广播出去。这样的话在存在物理环路的交换网络中，就会产生一个双向的广播环，广播风暴，导致交换机死机，所以这样就产生了STP。
2.STP协议是在逻辑上断开网络的环路，防止广播风暴，如果正在使用的线路出现了故障，那么在逻辑上被断开的线路就会连通，继续传输数据。
3.STP协议就是将物理上存在的环路的网络，通过一种算法，在逻辑上阻塞一些端口，来生成一个逻辑上的树形结构。

   二:  STP算法：它的算法分为三个步骤分别是   1》选择根网桥----它的依据就是网桥ID。网桥ID的结构是网桥优先级和往前的MAC地址。优先级小的被选为根

网桥。如果优先级相同，选择MAC地址小的为根网桥

2》选择根端口----根端口存在非根网桥上，需要在每个非根网桥上选择一个根端口。选择根端口需要依据：到根网桥
最低的根路径成本，直连网桥ID最小，端口ID最小

3》选择指定端口---它也需要3个步骤完成。根路径成本较低，所在的交换机网桥ID较小，端口ID值较小。这里需
要注意的是，根网桥上的端口都是指定端口，因为根网桥上的端口根路径成本为0

      四：  BPDU [桥协议数据单元] ：交换机之间是通过BPDU来交换网桥ID，根路径成本等信息。
            BPDU [桥协议数据单元]：两种类型         1》配置BPDU------用于生成树计算 
                                                     2》拓扑变更通告------用于通告网络拓扑的变化
      五：  在STP计算过程中，交换机的每一个端口都必须依次经历五种状态：1.转发  2.学习  3.侦听  4.阻塞   5.禁用  

PVST+是CISCO开发的，便于与其他厂商在vlan上运行生成树的实现方法进行互操作。PVST+为每一个vlan生成一个生成树实例，每个实例都要占用交换机的CPU和内存。IEEE802.1s定义的多生成树用于解决过多生成树的问题。配置PVST+的意义有两个：1.利用PVST+实现网络的负载均衡 2.配置速端口【启用速端口就会节约30S的转发时延迟时间】

1.下面我们来做个实验来验证。首先我们还是在虚拟机GNS3里面搭建好拓扑图，标记好各种需要的参数。如下图：

2.虽然这个拓扑很简单但是我们还是先分析下，需要做那些配置吧。首先每个口都需要做成trunk口，其次需要添加两个vlan，最后我们再来做PVST+。我们先来把sw1上配置完成。如下图：

3.其他两个的配置如上一步骤一样，这里不再重复。下面我们来配置 PVST+。如下图：

4.这里需要说一下的是，当sw2成了vlan20的根网桥，那么vlan20的数据就会走sw2。当sw1和sw2之间链路出现了问题，那么vlan20就会走另一边，这样就实现了负载均衡。Sw3也是一样的配置，把SW3做成vlan的根网桥。如下图：

5.那我们现在来看看它阻塞的是那个端口。如下图：

6.也可以查另一个vlan，可以看出阻塞端口是哪个。
总结：1》知道生成树算法的步骤：首先选择根网桥，其次选择根端口，最后选择指定端口。
2》交换机是通过BPDU来交换网桥ID，根路径成本等信息
3》生成树端口有五种状态：禁用，阻塞，侦听，学习，转发。
4》熟悉pvst+实现负载均衡