CÂU LỆNH CẤU HÌNH SPANNING TREE PROTOCOL

13 - CÁC TÍNH NĂNG VÀ CÂU LỆNH CẤU HÌNH SPANNING TREE PROTOCOL

Các tính năng và các câu lệnh chi tiết về cấu hình Spanning Tree Protocol (STP) Trong Cisco

Bạn muốn khám phá sâu hơn về Spanning Tree Protocol (STP) và các câu lệnh cấu hình chi tiết trên thiết bị Cisco. STP là một giao thức lớp 2 quan trọng giúp ngăn chặn các vòng lặp chuyển mạch (switching loops) trong mạng Ethernet, đảm bảo một đường dẫn logic duy nhất giữa bất kỳ hai thiết bị nào.

Dưới đây là các tính năng và câu lệnh chi tiết về cấu hình STP trong Cisco, được tổ chức theo các khía cạnh quan trọng:

1. Các Mode STP (Spanning Tree Modes)

Cisco hỗ trợ nhiều phiên bản STP khác nhau, mỗi phiên bản có những cải tiến về tốc độ hội tụ và khả năng mở rộng:

STP (IEEE 802.1D): Phiên bản STP gốc. Hội tụ chậm (thường mất 30-50 giây).

Câu lệnh cấu hình (global configuration): spanning-tree mode stp

PVST+ (Per-VLAN Spanning Tree Plus): Phiên bản STP mặc định của Cisco. Chạy một instance STP riêng biệt cho mỗi VLAN, cho phép tối ưu hóa topology cho từng VLAN.

Câu lệnh cấu hình (global configuration): spanning-tree mode pvst (hoặc không cấu hình, vì đây là mặc định)

Rapid PVST+ (IEEE 802.1w): Một sự phát triển của PVST+, cung cấp hội tụ nhanh hơn đáng kể (vài giây) bằng cách sử dụng các cơ chế như PortFast, UplinkFast và BackboneFast.

Câu lệnh cấu hình (global configuration): spanning-tree mode rapid-pvst

MST (Multiple Spanning Tree Protocol) (IEEE 802.1s): Ánh xạ nhiều VLAN vào một hoặc nhiều instance STP, cải thiện khả năng mở rộng và giảm tài nguyên CPU sử dụng.

Câu lệnh cấu hình (global configuration): spanning-tree mode mst

2. Các Khái Niệm và Thuật Ngữ Quan Trọng

Root Bridge: Switch được bầu chọn làm trung tâm của topology STP cho mỗi instance (trường hợp). Tất cả các đường dẫn trong mạng đều được tính toán dựa trên khoảng cách đến Root Bridge. Switch có Bridge ID (Priority + MAC Address) thấp nhất sẽ được bầu làm Root Bridge.

Bridge ID (BID): Một định danh duy nhất cho mỗi switch trong STP. Bao gồm Bridge Priority (giá trị có thể cấu hình, mặc định là 32768) và MAC Address của switch.

Port Cost: Một giá trị số đại diện cho chi phí của một đường dẫn thông qua một port. Chi phí thấp hơn thì đường dẫn ưu tiên hơn. Chi phí mặc định dựa trên băng thông của interface (ví dụ: 10 Mbps = 100, 100 Mbps = 19, 1 Gbps = 4, 10 Gbps = 2).

Port Priority: Một giá trị có thể cấu hình trên mỗi port, được sử dụng trong quá trình bầu chọn Designated Port khi có nhiều đường dẫn có cùng chi phí đến Root Bridge. Giá trị thấp hơn thì ưu tiên hơn (mặc định là 128).

Designated Port: Một port trên mỗi segment mạng (ví dụ: một liên kết giữa hai switch) có chi phí đường dẫn tốt nhất đến Root Bridge và chịu trách nhiệm chuyển tiếp lưu lượng cho segment đó.

Root Port: Một port trên mỗi non-root bridge có chi phí đường dẫn tốt nhất đến Root Bridge.

Forwarding Port: Một port đang chuyển tiếp lưu lượng người dùng.

Blocking Port: Một port không chuyển tiếp lưu lượng để ngăn chặn vòng lặp. Nó vẫn lắng nghe các BPDU.

Listening State: Trạng thái tạm thời mà một port chuyển sang sau trạng thái Blocking. Port sẽ lắng nghe các BPDU để xác định topology mạng. (Chỉ có trong STP và PVST+).

Learning State: Trạng thái tạm thời mà một port chuyển sang sau trạng thái Listening. Port sẽ học địa chỉ MAC từ lưu lượng nhận được nhưng vẫn chưa chuyển tiếp lưu lượng người dùng. (Chỉ có trong STP và PVST+).

BPDU (Bridge Protocol Data Unit): Các gói tin STP được trao đổi giữa các switch để chia sẻ thông tin về topology mạng và bầu chọn Root Bridge. Có hai loại BPDU chính:

Configuration BPDU: Được sử dụng trong quá trình bầu chọn Root Bridge và xác định topology.

TCN BPDU (Topology Change Notification BPDU): Được sử dụng để thông báo về sự thay đổi trong topology.

3. Các Câu Lệnh Cấu Hình STP Chi Tiết

Câu lệnh STP thường được cấu hình ở chế độ cấu hình global (config t) hoặc chế độ cấu hình interface (interface type number).

a. Cấu Hình Global

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree mode {stp | pvst | rapid-pvst | mst}: Chọn mode STP hoạt động trên switch.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree [vlan vlan-id[,vlan-id...] | instance instance-id] root primary [diameter value] [hello-time seconds] [max-age seconds] [forward-delay seconds] [priority priority]`: Cấu hình switch làm Root Bridge chính cho một hoặc nhiều VLAN/MST instance.

primary: Cố gắng làm cho switch này trở thành Root Bridge. Nếu có Root Bridge với priority thấp hơn, switch này sẽ không trở thành Root Bridge.

diameter: Số lượng switch tối đa trong đường dẫn dài nhất trong topology (mặc định là 7). Ảnh hưởng đến các timer.

hello-time: Khoảng thời gian (giây) giữa các BPDU Configuration được gửi bởi Root Bridge (mặc định là 2 giây).

max-age: Thời gian tối đa (giây) mà một switch sẽ giữ thông tin BPDU trước khi loại bỏ nó (mặc định là 20 giây).

forward-delay: Thời gian (giây) mà một port ở trạng thái Listening và Learning (mặc định là 15 giây).

priority: Giá trị Bridge Priority (từ 0 đến 61440, bội số của 4096). Giá trị thấp hơn thì ưu tiên hơn.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree [vlan vlan-id[,vlan-id...] | instance instance-id] root secondary [diameter value] [hello-time seconds] [max-age seconds] [forward-delay seconds] [priority priority]`: Cấu hình switch làm Root Bridge dự phòng. Switch này sẽ trở thành Root Bridge nếu Root Bridge chính bị lỗi. Cần cấu hình priority cao hơn Root Bridge chính.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree [vlan vlan-id[,vlan-id...] | instance instance-id]priority priority`: Cấu hình Bridge Priority cho switch cho một hoặc nhiều VLAN/MST instance.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree [vlan vlan-id[,vlan-id...] | instance instance-id] hello-time seconds`: Thay đổi Hello Time cho một hoặc nhiều VLAN/MST instance.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree [vlan vlan-id[,vlan-id...] | instance instance-id] max-age seconds`: Thay đổi Max Age cho một hoặc nhiều VLAN/MST instance.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree [vlan vlan-id[,vlan-id...] | instance instance-id] forward-delay seconds`: Thay đổi Forward Delay cho một hoặc nhiều VLAN/MST instance.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree [vlan vlan-id[,vlan-id...] | instance instance-id] transmit hold-count value`: Số lượng BPDU tối đa mà một port có thể gửi trong một khoảng thời gian hello-time (mặc định là 6).

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree mst configuration: Vào chế độ cấu hình MST.

name instance-name: Cấu hình tên cho vùng MST. Tất cả các switch trong cùng một vùng MST phải có cùng tên và revision number.

revision revision-number: Cấu hình số revision cho vùng MST.

instance instance-id vlan vlan-id[,vlan-id...]: Ánh xạ một hoặc nhiều VLAN vào một instance MST.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree uplinkfast [max-update-rate packets-per-second]: Bật tính năng UplinkFast (chỉ dành cho PVST+). Cải thiện thời gian hội tụ khi một uplink bị lỗi bằng cách nhanh chóng chuyển sang đường dẫn dự phòng.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree backbonefast: Bật tính năng BackboneFast (chỉ dành cho PVST+). Phát hiện và giải quyết các lỗi gián tiếp trong backbone STP.

FdcSwtcisco(Config)#spanning-tree extend system-id: (Chỉ dành cho Rapid PVST+ và MST) Mở rộng System ID để tạo Bridge ID duy nhất cho mỗi VLAN/MST instance. (Thường được bật mặc định).

b. Cấu hình Interface

FdcSwtcisco(Config)# interface type number: Vào chế độ cấu hình interface.

spanning-tree port-priority priority: Cấu hình Port Priority cho interface (từ 0 đến 240, bội số của 16).

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree cost cost: Cấu hình Port Cost cho interface.

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree vlan vlan-id[,vlan-id...] port-priority priority: Cấu hình Port Priority cho interface trên một hoặc nhiều VLAN (cho PVST+ và Rapid PVST+).

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree vlan vlan-id[,vlan-id...] cost cost: Cấu hình Port Cost cho interface trên một hoặc nhiều VLAN (cho PVST+ và Rapid PVST+).

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree guard root: Bật Root Guard. Ngăn chặn một port trở thành Root Port nếu nó nhận được BPDU ưu việt hơn. Thường được cấu hình trên các port kết nối với các switch không thuộc quyền quản lý.

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree guard loop: Bật Loop Guard. Phát hiện và ngăn chặn các vòng lặp gây ra bởi lỗi unidirectional link.

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree bpdufilter enable | disable: Bật/tắt BPDU Filter. Khi bật, port sẽ bỏ qua tất cả các BPDU nhận được và không gửi BPDU. Cẩn thận khi sử dụng tính năng này, có thể gây ra vòng lặp nếu cấu hình sai. Thường được sử dụng trên các port kết nối với host.

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree bpduguard enable: Bật BPDU Guard. Nếu một port nhận được BPDU, nó sẽ bị đưa vào trạng thái error-disabled, giúp bảo vệ topology khỏi các thiết bị không được phép tham gia vào STP. Thường được sử dụng trên các port kết nối với host.

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree portfast [trunk]: Bật PortFast. Bỏ qua các trạng thái Listening và Learning, chuyển trực tiếp sang trạng thái Forwarding. Sử dụng trên các port kết nối với host để giảm thời gian kết nối mạng. Tùy chọn trunk áp dụng PortFast cho các port trunking.

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree link-type {point-to-point | shared}: Chỉ định loại liên kết trên port. point-to-point (mặc định cho full-duplex) cho phép hội tụ nhanh hơn. shared cho half-duplex.

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree mst instance instance-id port-priority priority: Cấu hình Port Priority cho interface trong một instance MST cụ thể.

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree mst instance instance-id cost cost: Cấu hình Port Cost cho interface trong một instance MST cụ thể.

4. Các câu lệnh kiểm tra và giám sát STP

FdcSwtcisco# show spanning-tree [vlan vlan-id | instance instance-id | detail]: Hiển thị thông tin chi tiết về trạng thái STP, Root Bridge, Bridge ID, trạng thái port, cost, priority, v.v.

FdcSwtcisco# show spanning-tree summary: Hiển thị tóm tắt về trạng thái STP cho tất cả các VLAN/MST instance.

FdcSwtcisco# show spanning-tree interface [type number] [vlan vlan-id | instance instance-id | detail]: Hiển thị thông tin STP chi tiết cho một interface cụ thể.

FdcSwtcisco# show spanning-tree mst configuration: Hiển thị cấu hình MST.

FdcSwtcisco# show spanning-tree root: Hiển thị thông tin về Root Bridge cho từng VLAN/MST instance.

FdcSwtcisco# show spanning-tree topology: Hiển thị tóm tắt topology STP.

Ví dụ cấu hình STP cơ bản:

Cấu hình Switch A làm Root Bridge chính cho VLAN 10 và VLAN 20:

FdcSwtcisco# configure terminal

FdcSwtcisco(Config)# spanning-tree mode rapid-pvst

FdcSwtcisco(Config)# spanning-tree vlan 10 root primary

FdcSwtcisco(Config)# spanning-tree vlan 20 root primary

FdcSwtcisco(Config)# end

Cấu hình PortFast trên interface GigabitEthernet 0/1 (kết nối với host) cho VLAN 10:

FdcSwtcisco# configure terminal

FdcSwtcisco(Config)# interface GigabitEthernet 0/1

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree vlan 10 portfast

FdcSwtcisco(Config-if)# end

Bật BPDU Guard trên interface FastEthernet 0/5 (kết nối với host):

FdcSwtcisco# configure terminal

FdcSwtcisco(Config)# interface FastEthernet 0/5

FdcSwtcisco(Config-if)# spanning-tree bpduguard enable

FdcSwtcisco(Config-if)# end

Hiểu rõ các tính năng và câu lệnh cấu hình STP là rất quan trọng để xây dựng một mạng chuyển mạch ổn định và hiệu quả. Việc lựa chọn mode STP phù hợp và cấu hình các tham số một cách chính xác sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng phục hồi của mạng.