Цели урока:
1. Понимать проблему сетевых петель и их последствия
2. Объяснять принцип работы STP (Spanning Tree Protocol)
3. Настраивать и оптимизировать RSTP (Rapid STP)
4. Управлять выбором корневого коммутатора
5. Практически применять STP/RSTP в Cisco Packet Tracer
Теоретическая часть
1. Проблема сетевых петель:
- Широковещательный шторм (Broadcast Storm): Бесконечная циркуляция кадров
- Нестабильная MAC-таблица: Постоянное изменение записей
- Многократное дублирование кадров: Повторная доставка данных
- Решение: Древовидная топология без петель
2. STP (IEEE 802.1D):
- Принцип работы:
Блокировка избыточных путей.
- Ключевые компоненты:
BPDU (Bridge Protocol Data Unit):
- Служебные кадры для обмена информацией:
Bridge ID: Приоритет (4 бита) + MAC-адрес (12 байт)
- Path Cost:
Метрика пути на основе скорости
3. Роли в STP:
Роль: Корневой мост (Root Bridge)
Описание: Центр топологии (наименьший Bridge ID)
Роль: Корневой порт (Root Port)
Описание: Лучший путь к корневому мосту на каждом коммутаторе
Роль: Назначенный порт (Designated Port)
Описание: Активный порт в сегменте сети
Роль: Заблокированный порт (Blocked Port)
Описание: Неактивный порт для предотвращения петель
4. Состояния портов STP:
1. Blocking (20 сек): Только прием BPDU
2. Listening (15 сек): Определение ролей
3. Learning (15 сек): Построение MAC-таблицы
4. Forwarding: Полноценная работа
5. Disabled: Административно выключен
5. Недостатки классического STP:
- Медленная конвергенция (30-50 секунд)
- Отсутствие быстрого восстановления
- Одно активное дерево для всех VLAN
6. RSTP (Rapid STP, IEEE 802.1w):
- Ускоренная конвергенция (<6 сек)
- Новые состояния портов:
- Discarding (объединяет Blocking/Listening)
- Learning
- Forwarding
- Дополнительные роли портов:
- Alternate Port: Резервный путь к корневому мосту
- Backup Port: Резервный порт в сегменте
Практическая лабораторная работа**
Топология (кольцо из 3 коммутаторов):
Задача 1: Наблюдение проблемы петель
1. Создайте топологию с петлей
По умолчанию STP включен, необходимо его отключить на всех коммутаторах:
Switch>enable
Switch#configure
Configuring from terminal, memory, or network [terminal]?
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Switch(config)#no spanning-tree vlan 1
Switch(config)#
2. Отправьте ping между Pабочим местом №1 и Pабочим местом №2
3. Наблюдайте "широковещательный шторм" (Packet Tracer покажет предупреждение будут моргать все зеленые link в кольце коммутаторов)
Задача 2: Базовая настройка коммутаторов
На всех коммутаторах:
Switch>enable
Switch#conf
Configuring from terminal, memory, or network [terminal]?
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Switch(config)#hostname SW1 для коммутатора №1
SW1(config)#no ip domain-lookup
SW1(config)#line console 0
SW1(config-line)#password cisco
SW1(config-line)#login
SW2(config-line)#exit
SW1(config-line)#line 0 15
SW1(config-line)#password cisco
SW1(config-line)#login
SW1(config-line)#exit
SW1(config)#enable secret class (class-пароль для уровня enable)
SW1(config)#exit
Задача 3: Конфигурация портов
1. Активируйте все порты:
SW1(config)#interface range fa0/1-24
SW1(config-if-range)#no shutdown
SW1(config-if-range)#exit
2. Настройте trunk между коммутаторами:
SW1(config)#iinterface range fa0/1-2
SW1(config-if-range)# switchport mode trunk
SW1(config-if-range)# switchport trunk allowed vlan all
SW1(config-if-range)#exit
Верификация топологии:
1. Проверьте LED-индикаторы портов:
- После подключения некоторые порты станут оранжевыми (заблокированы STP)
2. Проверьте состояние STP на SW2:
SW1#show spanning-tree
Пример вывода:
VLAN0001
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 4097
Address 0001.9711.1111 ! SW1
Cost 4
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 0002.4622.2222 ! SW2
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300 sec
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- ------------------------
Fa0/1 Root FWD 19 128.1 P2p
Fa0/2 Altn BLK 19 128.2 P2p ! Заблокирован
Задача 4: Ускорение конвергенции с RSTP
На всех коммутаторах:
Switch#conf
SW1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
SW1(config)#end
Задача 5: Управление корневым коммутатором
На SW3 (сделать резервным корневым)
SW1(config)#spanning-tree vlan 1 root secondary
На SW2 (принудительно сделать корневым)
SW1(config)#spanning-tree vlan 1 priority 0
Задача 6: Оптимизация портов
На портах, подключенных к конечным устройствам
SW1(config)#interface range fa0/3-24
SW1(config-if-range)#spanning-tree portfast Пропуск состояний Listening/Learning
SW1(config-if-range)#spanning-tree bpduguard enable ! Защита от BPDU
Ключевые выводы:
- STP/RSTP - критически важные протоколы для сетей с избыточностью
- RSTP должен использоваться вместо STP в современных сетях
- PortFast+BPDU Guard - обязательная настройка для пользовательских портов
- Управление приоритетами позволяет контролировать топологию
- Защитные механизмы (Root Guard, BPDU Guard) предотвращают атаки