Tìm hiểu giao thức STP (Spanning Tree Protocol) - Cấu hình STP trên Switch Cisco

Giao thức Spanning Tree Protocal (STP) đảm bảo cấu trúc liên kết không có vòng lặp trong mạng cục bộ (LAN) được tạo thành từ các thiết bị chuyển mạch.

Mục đích STP là có các liên kết dự phòng trong một mạng LAN chuyển mạch để khi một lỗi liên kết đơn lẻ không thể làm gián đoạn hoạt động bình thường của mạng.

​

Nhưng các liên kết dư thừa cũng có thể tạo ra các vòng chuyển mạch vật lý không mong muốn. STP cho phép có dự phòng vật lý trong khi ngăn chặn các vòng lặp và các nhược điểm liên quan.

Giao thức Spanning Tree (STP) được tiêu chuẩn hóa là IEEE 802.1D. Cisco đã giới thiệu một số cải tiến đối với hoạt động STP tiêu chuẩn mà sau này được tích hợp trong Giao thức Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) được định nghĩa là IEEE 802.1w.

Bài viết sẽ tập trung vào các lệnh xác minh và cấu hình Giao thức Spanning Tree Protocol (STP) trong hướng dẫn này, như được triển khai trên các thiết bị chuyển mạch của Switch Cisco. Hình bên dưới cho thấy cấu trúc liên kết với ba thiết bị chuyển mạch Switch Cisco Catalyst đã được sử dụng.

​

Có ba liên kết trung kế như trong hình trên:

• SW1 Fa0/1 – SW2 Fa0/1
• SW2 Fa0/2 – SW3 Fa0/1
• SW3 Fa0/2 – SW1 Fa0/2

Ba Switch được kết nối với nhau được chạy và không có bất kỳ cấu hình bổ sung nào, ba trung kế đã được thương lượng động bằng Giao thức Dynamic Trunking Protocol (DTP). Hãy xác minh rằng các trung kế được thiết lập thành công trên SW1.

SW1#show interfaces trunk

Port Mode Encapsulation Status Native vlan
Fa0/1 desirable n-isl trunking 1
Fa0/2 desirable n-isl trunking 1

Bạn có thể sử dụng các lệnh tương tự trên SW2 và SW3 để xác minh việc thiết lập đường trục thành công. Ba chế độ cây bắc cầu (spanning tree) có thể được cấu hình trên các thiết bị chuyển mạch của Cisco như được hiển thị trong đầu ra bên dưới.

SW1(config)#spanning-tree mode ?

mst Multiple spanning tree mode
pvst Per-Vlan spanning tree mode
rapid-pvst Per-Vlan rapid spanning tree mode

Theo mặc định, thiết bị chuyển mạch Cisco Catalyst được sử dụng để xây dựng kịch bản spanning tree đã kích hoạt chế độ pvst. PVST là viết tắt của Per-VLAN Spanning Tree Protocol và chế độ này chạy một phiên bản của IEEE 802.1d STP cho mỗi VLAN.

Đầu ra của hiển thị lệnh show spanning-tree summary cho thấy spanning tree đang chạy ở chế độ pvst trên SW1.

SW3#show spanning-tree summary

Switch is in pvst mode
Root bridge for: none
Extended system ID is enabled
Portfast Default is disabled
PortFast BPDU Guard Default is disabled
Portfast BPDU Filter Default is disabled
Loopguard Default is disabled
EtherChannel misconfig guard is enabled
UplinkFast is disabled
BackboneFast is disabled
Configured Pathcost method used is short

Bước đầu tiên trong cây hội tụ liên quan đến việc bầu chọn Switch gốc. Switch có ID thấp nhất sẽ thắng cuộc trong chọn lựa.

ID tiêu chuẩn là giá trị 8 byte được tạo thành từ ưu tiên 2 byte và địa chỉ MAC 6 byte duy nhất cho Switch đó. Bạn có thể sử dụng lệnh show spanning-tree bridge id để tìm ra ID cầu nối của một Switch.

SW1#show spanning-tree bridge id
VLAN0001 8001.0016.c831.9000

SW2#show spanning-tree bridge id
VLAN0001 8001.000f.24b7.1400

SW3#show spanning-tree bridge id
VLAN0001 8001.000f.233b.8a80

Switch có ID thấp nhất sẽ thắng cuộc bầu chọn gốc. Trong kịch bản bài viết, SW3 ra có ID thấp nhất nên nó sẽ trở thành công tắc gốc.

Bạn có thể tác động đến việc lựa chọn Switch gốc cho một VLAN bằng cách thao tác với mức độ ưu tiên như được hiển thị bên dưới, tuy nhiên, bài viết đang tuân theo mức độ ưu tiên mặc định trong trường hợp này.

SW3(config)#spanning-tree vlan 1 pri
SW3(config)#spanning-tree vlan 1 priority ?

<0-61440> bridge priority in increments of 4096

Bạn có thể thấy bằng cách chạy lệnh hiển thị show spanning-tree root cho thấy rằng ID gốc khớp với ID của SW3 cho biết rằng đó là Switch gốc.

Lưu ý: trong đầu ra lệnh bên dưới cho thấy mức độ ưu tiên được hiển thị dưới dạng giá trị thập phân 32769 bằng 8001 thập lục phân được hiển thị như một phần của tất cả các ID cầu trước đó.

SW3#show spanning-tree root

Root Hello Max Fwd
Vlan Root ID RootCost HelloTime MaxAge FwdDly Root Port
———- ——————– —- ——- — —– ———
VLAN0001 32769 000f.233b.8a80 0 2 20 15

Bước tiếp theo trong hội tụ STP là đối với mỗi bộ chuyển mạch để xác định cổng gốc (RP) của nó là một cổng có đường dẫn trở lại gốc ít tốn kém nhất.

Chi phí đường dẫn được tính bằng cách chỉ cần thêm chi phí cây bắc cầu của tất cả các giao diện đi trên đường dẫn đến Switch gốc. Các giao diện Fast Ethernet được sử dụng trong trường hợp này có chi phí mặc định là 19 cho mỗi giao diện.

Switch gốc không có cổng gốc vì bản thân nó là gốc; tất cả các cổng trên bộ chuyển mạch gốc là các cổng được chỉ định. SW1 giải quyết với việc có Fa0 / 2 làm cổng gốc trong khi SW2 cũng có Fa0 / 2 làm cổng gốc.

Bước chính cuối cùng yêu cầu xác định cổng được khởi tạo (DP) cho mỗi phân đoạn. Khi nhiều thiết bị chuyển mạch kết nối với cùng một phân đoạn, đây là giao diện chuyển mạch cung cấp đường dẫn trở về gốc với chi phí thấp nhất cho phân đoạn đó.

Kịch bản của bài viết có ba phân đoạn và một cổng được chỉ định duy nhất đã được xác định cho mỗi phân đoạn như thể hiện trong hình. Lệnh hiển thị show spanning-tree được thực thi trên SW1, SW2 và SW3 xác nhận các dữ kiện này.

SW1#show spanning-tree

VLAN0001

Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 32769
Address 000f.233b.8a80
Cost 19
Port 2 (FastEthernet0/2)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address 0016.c831.9000
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
——————- —- — ——— ——– —————–
Fa0/1 Altn BLK 19 128.1 P2p
Fa0/2 Root FWD 19 128.2 P2p

SW2#show spanning-tree

VLAN0001

Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 32769
Address 000f.233b.8a80
Cost 19
Port 2 (FastEthernet0/2)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address 000f.24b7.1400
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
——————- —- — ——— ——– —————–
Fa0/1 Desg FWD 19 128.1 P2p
Fa0/2 Root FWD 19 128.2 P2p

SW3#show spanning-tree

VLAN0001

Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 32769
Address 000f.233b.8a80
This bridge is the root
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address 000f.233b.8a80
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
——————- —- — ——— ——– —————–
Fa0/1 Desg FWD 19 128.1 P2p
Fa0/2 Desg FWD 19 128.2 P2p

Hãy thay đổi chi phí cổng trên Fa0 / 2 của SW2 từ mặc định là 19 thành 39 và xem vai trò của cổng thay đổi như thế nào. Hiện tại Fa0 / 2 là cổng gốc trên SW2 cung cấp đường dẫn chi phí thuê đến bộ chuyển mạch gốc SW3.

SW2>enable
SW2#configure terminal
SW2(config)#interface FastEthernet0/2
SW2(config-if)#spanning-tree cost 39
SW2(config-if)#end
SW2#

Sau thay đổi này, spanning tree sẽ hội tụ lại, yêu cầu SW2 chọn đường dẫn gián tiếp qua SW1 để đến công tắc gốc SW3 vì nó hiện là đường dẫn ít tốn kém nhất với chi phí 38.

Đường dẫn trực tiếp SW2 đến bộ chuyển mạch gốc SW3 qua Fa0 / 2 hiện có giá 39 và không phải là đường dẫn có chi phí tốt nhất. SW2 sẽ đặt Fa0 / 1 ở trạng thái chuyển tiếp làm cổng gốc trong khi Fa0 / 2 sẽ được đặt ở trạng thái chặn như được hiển thị ở đây.

SW2#show spanning-tree

VLAN0001

Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 32769
Address 000f.233b.8a80
Cost 38
Port 1 (FastEthernet0/1)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address 000f.24b7.1400
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
——————- —- — ——— ——– —————–
Fa0/1 Root FWD 19 128.1 P2p
Fa0/2 Altn BLK 39 128.2 P2p

Bạn có thể tiếp tục và chạy lệnh hiển thị show spanning-tree trên các thiết bị chuyển mạch Switch Cisco SW1 và SW3 để tìm hiểu cấu trúc cây bắc cầu (spanning tree) đã thay đổi như thế nào sau khi hội tụ lại.

Chúc các bạn thực hiện thành công!

Bài viết liên quan:

- Cấu hình PVST+ trên Switch Cisco

 

Rất rõ ràng và dễ hiểu, cám ơn đã share bài.