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《第七章 二層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、第八章二層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)——生成樹,組播協(xié)議與鏈路聚合P目標(biāo):了解STP協(xié)議的產(chǎn)生背景和處理流程。了解STP的使用方法。了解組播協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),了解IGMP護(hù)理流程及使用場(chǎng)合。了解鏈路聚合的作用及實(shí)現(xiàn)方式。一、生成樹協(xié)議1、網(wǎng)橋循環(huán)和網(wǎng)橋循環(huán)和生成樹協(xié)議如果在網(wǎng)間網(wǎng)的任何兩個(gè)LAN之間存在多條網(wǎng)橋路徑或LAN路徑,網(wǎng)橋就會(huì)失效,因?yàn)榫W(wǎng)間網(wǎng)中并沒有提供網(wǎng)橋?qū)W(wǎng)橋協(xié)議,如下圖所示:í?1網(wǎng)橋循環(huán)示意圖在上圖中,假定主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包,兩個(gè)網(wǎng)橋同時(shí)接收到這個(gè)數(shù)據(jù)包,并且都正確地知道主機(jī)A位于網(wǎng)絡(luò)2中。但是不幸的是,
2、在主機(jī)B同時(shí)收到兩份一樣的主機(jī)A的數(shù)據(jù)包后,兩個(gè)網(wǎng)橋又一次從它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)1的端口上接收到數(shù)據(jù)包,因?yàn)樵趶V播級(jí)LAN中所有的主機(jī)接收所有的消息。在這種情況下,二層交換將改變各自的路由表以指明主機(jī)A在網(wǎng)絡(luò)1中,如果這樣的話,當(dāng)主機(jī)B向主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí),兩個(gè)網(wǎng)橋接收到此數(shù)據(jù)包后,又會(huì)將其丟棄,因?yàn)樗鼈兊穆酚杀碇兄该髦鳈C(jī)A位于網(wǎng)絡(luò)1中,而實(shí)際上主機(jī)A位于網(wǎng)絡(luò)2中。這樣主機(jī)A將永遠(yuǎn)收不到網(wǎng)絡(luò)1上主機(jī)發(fā)給它的數(shù)據(jù)。除了類似于上面所描述的基本連接問題之外,廣播級(jí)消息在具有循環(huán)的網(wǎng)絡(luò)中傳遞可能會(huì)導(dǎo)致更為嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)問題。如圖
3、11的循環(huán)連接,假定主機(jī)A的初始數(shù)據(jù)包是一個(gè)廣播級(jí)數(shù)據(jù)包,兩個(gè)網(wǎng)橋?qū)?huì)無休止地轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包,這樣會(huì)占用所有可能獲取的網(wǎng)絡(luò)帶寬,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞。具有循環(huán)連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能是有用的,如用戶為保證兩個(gè)網(wǎng)段不會(huì)因?yàn)橐粭l路徑失效而中斷,特意在這兩個(gè)網(wǎng)段間搭建多條路徑,這樣可以提高網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的靈活性,從而提高了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)能力。當(dāng)然,網(wǎng)間網(wǎng)中的多重路徑也可能是用戶無意識(shí)配置造成的。為解決網(wǎng)絡(luò)間存在的回路問題,提出了生成樹算法。1、生成樹算法生成樹算法(SpanningTreeAlgorithm)最初是由DEC
4、公司開發(fā)成功的,其主要目標(biāo)是提高網(wǎng)絡(luò)循環(huán)連接的可用性,同時(shí)消除網(wǎng)絡(luò)循環(huán)連接帶來的破壞性。DEC的生成樹算法后來由IEEE802進(jìn)行了一定的修改,發(fā)表在IEEE802.1d協(xié)議說明中。DEC的生成樹算法與IEEE802.1d算法并不相同,而且它們也互不兼容。STA算法通過將導(dǎo)致循環(huán)連接的網(wǎng)橋端口(如果處于活動(dòng)狀態(tài))設(shè)置成阻塞狀態(tài),這樣就可以指定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲袥]有回路的存在。在任何時(shí)候主數(shù)據(jù)鏈路失效時(shí)處于阻塞狀態(tài)的網(wǎng)橋都可以被激活,于是為網(wǎng)間網(wǎng)提供了一條新的路徑。STA算法采用了圖論中的結(jié)論作為在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲薪]有
5、循環(huán)路徑的子網(wǎng)的理論依據(jù)。圖論中有如下結(jié)論:對(duì)于任意由節(jié)點(diǎn)和連接節(jié)點(diǎn)對(duì)的邊組成的連通圖,就會(huì)構(gòu)成一棵由邊組成的生成樹,生成樹保持了原圖的連通性,但并不增加循環(huán)。如下圖,(D:知道網(wǎng)橋,R:根橋),í?1生成樹示意圖圖2說明了生成樹算法是如何消除連接循環(huán)的過程。STA算法要求每一個(gè)網(wǎng)橋都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符,通常標(biāo)識(shí)符由網(wǎng)橋的MAC地址與網(wǎng)橋的優(yōu)先級(jí)組成(在網(wǎng)橋中各個(gè)項(xiàng)目的ID數(shù)越小,其優(yōu)先級(jí)越高),同時(shí),每一個(gè)網(wǎng)橋內(nèi)的每一個(gè)端口也有唯一的標(biāo)識(shí)符,通常是由端口號(hào)與該端口優(yōu)先級(jí)組成。最后,每一個(gè)網(wǎng)橋端口與一個(gè)路徑
6、值聯(lián)系起來,路徑值表示通過該端口將數(shù)據(jù)楨傳遞到LAN的代價(jià)。一般路徑值=1000/相連的LAN的速度,所以,與該端口相連的LAN的速度越大,則該端口的路徑值越小。生成樹的計(jì)算過程為:選擇根橋,通常根橋就是具有最低網(wǎng)橋標(biāo)識(shí)符的網(wǎng)橋,在圖2中網(wǎng)橋1是根橋。決定所有除根橋以外的網(wǎng)橋的根端口,根端口就是通過它達(dá)到根橋時(shí),路徑值最小,達(dá)到根橋的最小路徑值稱為根路徑值。決定指定網(wǎng)橋和指定網(wǎng)橋的指定端口,指定網(wǎng)橋就是每一個(gè)LAN中提供最小根路徑值的網(wǎng)橋,每一個(gè)LAN中的指定網(wǎng)橋是唯一能夠?yàn)楫?dāng)前LAN轉(zhuǎn)發(fā)和接收數(shù)據(jù)楨的網(wǎng)橋
7、。每一個(gè)LAN的指定端口是連接LAN到指定網(wǎng)橋使用的端口。在某些情況下,兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)橋可能具有相同的根路徑值,在這種情況下使用網(wǎng)橋標(biāo)識(shí)符來決定誰是指定橋。例如圖3中,網(wǎng)橋4和網(wǎng)橋5到達(dá)網(wǎng)橋1(根橋)的路徑值均為10,這種情況就根據(jù)網(wǎng)橋ID來選擇,于是網(wǎng)橋4的LANV端口而不是網(wǎng)橋5的LANV端口被選擇為知道端口。圖13是運(yùn)行STA算法后的網(wǎng)絡(luò):圖中實(shí)線表示活動(dòng)端口,虛線表示阻塞端口。使用這樣的選擇過程,任意網(wǎng)橋與任意網(wǎng)段之間的關(guān)系只會(huì)是單向連接的,即從某一個(gè)網(wǎng)橋進(jìn)行生成樹算法后的網(wǎng)絡(luò)達(dá)到某一個(gè)網(wǎng)段只存在唯一
8、的路徑,這樣就消除了兩個(gè)LAN構(gòu)成的連接循環(huán)。STA算法同樣能消除多個(gè)LAN構(gòu)成的連接循環(huán),同樣保持了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系的連通性。對(duì)于不允許參加生成樹協(xié)議的端口,將被設(shè)置為阻塞(blocking)狀態(tài),而當(dāng)其它端口出現(xiàn)故障,重新配置生成樹時(shí),該端口有可能從blocking狀態(tài)進(jìn)入forwarding狀態(tài),重新參加生成樹。當(dāng)開啟網(wǎng)橋的電源或者檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí),生成樹的計(jì)算過程就會(huì)開始。生成樹的計(jì)算過程需