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操作指南

西门子交换机SCALANCE X快速生成树快速入门

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5.0 分
  • 硬件组态与安装
  • Active Network components
文档编号:A0117| 文档类型:操作指南| 发布时间:2024年03月12日
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以太网已经被普遍的应用于办公环境,已经有大量可以利用的服务和应用, 比如e-mail, FTP以及web浏览。工业以太网的最大的好处在于以太网标准的开放性。当工业自动化控制系统和办公系统使用了同样的以太网协议的时候,可以很方便的将管理信息系统和工控网络整合起来,这样远程实时分析工业现场的数据信息将不再是个梦想。STP (Spanning Tree Protocol,生成树算法,IEEE 802.1D),是办公室网络中最常用的网络协议。同样工业网络也可以使用该协议使网络拓扑结构能借助激活备用路径

生成树协议 Spanning Tree 和快速生成树 Rapid Spanning Tree分别定义在 IEEE 802.1D/W中,是一种桥到桥的链路管理协议,它在防止产生自循环的基础上提供路径冗余。为使以太网更好地工作,两个工作站之间只能有一条活动路径。网络环路的发生有多种原因,最常见的一种是有意生成的冗余链路,防止一个链路或交换机失败,会有另一个链路或交换机替代。
STP协议给透明网桥带来了新生但是随着应用的深入和网络技术的发展它的缺点
在应用中也被暴露了出来STP协议的主要的缺陷表现在收敛速度上。
当拓扑发生变化新的配置消息要经过一定的时延才能传播到整个网络这个时延称为
Forward Delay, 默认值是15秒。在所有网桥收到这个变化的消息之前,若旧拓扑结构中处于转发的端口还没有发现自己应该在新的拓扑中停止转发,则可能存在临时环路。为了解决临时环路的问题生成树使用了一种定时器策略,即在端口从阻塞状态到转发状态中间加上一
个只学习MAC地址,但不参与转发的中间状态,即Learning。两次状态切换的时间都是Forward Delay。 这样就可以保证在拓扑变化的时候不会产生临时环路。但是这个看似良好的解决方案实际上带来的却是至少两倍Forward Delay的收敛时间。
为了解决STP协议的这个缺陷, IEEE推出了802.1w协议标准作为对802.1D标准的补充,在IEEE 802.1w标准里定义了一种快速生成树协议RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)。 RSTP协议在STP协议基础上作了三点重要改进,收敛速度快最快1秒以内。
1,沿袭了根端口和指定端口外,还定义了快速切换用的替换端口(Alternate Port) 和备份端口(Backup Port。当一台交换机有两个端口都连接在一个LAN上,那么高优先级的端口为指定端口Designated Port,低优先级的端口为备份端口)。两种角色当根端口/指定端口失效的情况下,替换端口/备份端口就会无时延地进入转发状态。
2,在只连接了两个交换端口的点对点链路(Point to Point)中指定端口只需与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发状态(Forwarding)。802.1w 协议只适用于点到点链接。在媒体共享的情况下, 802.1w 协议将转换成 802.1D 运行。
3,直接与终端相连而不是和其他网桥相连的端口定义为边缘端口(Edge Port)。 边缘端口可以直接进入转发状态不需要任何延时。由于网桥无法知道端口是否是直接与终端相连所以需要人工配置。
SCALANCE X300/400系列的交换机支持STP和RSTP。在使用STP和RSTP时,需要禁止High-Speed Redundancy Ring(HSR)。RSTP向下兼容STP,RSTP在使用时,注意数据终端之间的交换机的连接个数不能超过7个,防止重构收敛太慢或不稳定。

RSTP网络组态:

网络组态由3台交换机Switch A、Switch B和Switch C组成。Switch B、Switch C彼此之间通过Port5.1和Port5.2相连成2条千兆链路,Switch C的Port9.1与Switch A的Port9.1进行百兆相连。Switch A的Port9.2与Switch B的Port9.2进行百兆相连。Host1、Host2、Host3分别与各自的交换机的Port11.1端口相连。 (连接前需要使能和配置RSTP) 。

注意:
对于SCALANCE X-400使能RSTP协议,首先要禁止环网冗余(HSR)。

Switch A组态:(未连线)

序号组态步骤
1通过IE浏览器打开交换机XA的Web页面,输入用户名和密码,均为“admin”。在点击目录树Switch ® Spanning Tree,注意看右侧的生成树信息为默认信息。
2点击目录树Switch,使能RSTP。

Switch B组态:(未连线)

序号组态步骤
1通过IE浏览器打开交换机XB的Web页面,输入用户名和密码,均为“admin”。在点击目录树Switch ® Spanning Tree,注意看右侧的生成树信息为默认信息
2点击目录树Switch,使能RSTP。

Switch C组态:(未连线)

序号组态步骤
1通过IE浏览器打开交换机XC的Web页面,输入用户名和密码,均为“admin”。在点击目录树Switch ® Spanning Tree,注意看右侧的生成树信息为默认信息。
2点击目录树Switch,使能RSTP。


然后按照网络拓扑结构,连接网线。这时快速生成树算法生效选举,根桥,根端口,指定端口以及替换端口。察看XA,XB,XC的生成树的状态信息。

交换机生成树信息
XA
XB
XC

由此,整个网络不再出现冗余链路,根据XA、XB、XC的生成树信息和端口状态可以得知:
1, 对于整个千兆链路,首先选择MAC地址小的作为根桥。这样会选择Root ID=00-0E-8C-8B-D4-E7即XC作为根桥。
2, XB和XC有两条千兆链路,它们的Path Cost是一样的, Switch XB再次根据Port ID来确定XA的Port5.1为根端口(Root Port) ,而Port5.2就为替换端口(Alternate Port)。替换端口为Blocking状态。XC上的连接端口全部是指定端口。
3, XB的Port9.2是指定端口,在Root ID大的一方被阻塞,这样会选择XA的Port9.2为阻塞端口,即Blocking状态。
4, 任意断开一激活的连接线,发现网络的重构时间大约为1秒。

关键词
西门子交换机,SCALANCE X414-3E,快速生成树 (RSTP)


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