In dem Dokumentationssatz für dieses Produkt wird die Verwendung inklusiver Sprache angestrebt. Für die Zwecke dieses Dokumentationssatzes wird Sprache als „inklusiv“ verstanden, wenn sie keine Diskriminierung aufgrund von Alter, körperlicher und/oder geistiger Behinderung, Geschlechtszugehörigkeit und -identität, ethnischer Identität, sexueller Orientierung, sozioökonomischem Status und Intersektionalität impliziert. Dennoch können in der Dokumentation stilistische Abweichungen von diesem Bemühen auftreten, wenn Text verwendet wird, der in Benutzeroberflächen der Produktsoftware fest codiert ist, auf RFP-Dokumentation basiert oder von einem genannten Drittanbieterprodukt verwendet wird. Hier erfahren Sie mehr darüber, wie Cisco inklusive Sprache verwendet.
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In diesem Dokument werden Empfehlungen zur Implementierung eines sicheren Netzwerks mit Cisco Catalyst Switches und Cisco IOS®-Software im Bridging-Modus beschrieben.
Es gibt keine spezifischen Anforderungen für dieses Dokument.
Dieses Dokument ist nicht auf bestimmte Software- und Hardware-Versionen beschränkt.
Die Informationen in diesem Dokument beziehen sich auf Geräte in einer speziell eingerichteten Testumgebung. Alle Geräte, die in diesem Dokument benutzt wurden, begannen mit einer gelöschten (Nichterfüllungs) Konfiguration. Wenn Ihr Netzwerk in Betrieb ist, stellen Sie sicher, dass Sie die möglichen Auswirkungen aller Befehle kennen.
In diesem Dokument werden einige der häufigsten Gründe für Fehler bei STP (Spanning Tree Protocol) erläutert, und Sie erhalten Informationen zum Ermitteln der Problemursache. Darüber hinaus wird das Design vorgestellt, das Spanning Tree-bezogene Probleme auf ein Minimum reduziert und eine problemlose Fehlerbehebung ermöglicht.
Die grundlegende Funktionsweise von STP wird in diesem Dokument nicht erläutert. Weitere Informationen zur Funktionsweise von STP finden Sie in diesem Dokument:
RSTP (Rapid STP) gemäß IEEE 802.1w wird in diesem Dokument nicht behandelt. Auch auf das in IEEE 802.1s definierte MST-Protokoll (Multiple Spanning Tree) wird in diesem Dokument nicht eingegangen. Weitere Informationen zu RSTP und MST finden Sie in diesen Dokumenten:
Ein spezifischeres Dokument zur STP-Fehlerbehebung für Catalyst Switches mit Cisco IOS-Software finden Sie im Dokument Troubleshoot STP Issues on Catalyst Switches.
Die primäre Funktion des Spanning-Tree-Algorithmus (STA) ist es, Schleifen zu unterbinden, die durch redundante Verbindungen in Bridge-Netzwerken entstehen. STP arbeitet auf Schicht 2 des OSI-Modells (Open System Interconnection). Mittels BPDUs (Bridge Protocol Data Units), die zwischen Bridges ausgetauscht werden, wählt STP die Ports aus, die den Datenverkehr weiterleiten oder blockieren sollen. Dieses Protokoll kann in bestimmten Fällen fehlschlagen, und die Problembehebung kann sehr schwierig sein, je nach Netzwerkdesign. In diesem speziellen Bereich führen Sie den wichtigsten Teil des Fehlerbehebungsprozesses durch, bevor das Problem auftritt.
Ein Ausfall des STA führt in der Regel zu einer Bridging-Schleife. Die meisten Kunden, die sich wegen Spanning Tree-Problemen an den technischen Support von Cisco wenden, vermuten einen Bug, aber ein Bug ist selten die Ursache. Selbst wenn die Software das Problem darstellt, stammt ein Bridging-Loop in einer STP-Umgebung immer noch von einem Port, der blockieren kann, aber Datenverkehr weiterleitet.
Im Video zu Spanning Tree sehen Sie ein Beispiel, das zeigt, wie Spanning Tree anfänglich konvergiert. Das Beispiel erläutert auch, warum ein blockierter Port aufgrund eines übermäßigen Verlusts von BPDUs in den Weiterleitungsmodus wechselt, was zu einem STA-Fehler führt.
Im Rest dieses Dokuments werden die verschiedenen Situationen aufgeführt, die zu Fehlern beim STA führen können. Die meisten dieser Fehler hängen mit einem massiven Verlust von BPDUs zusammen. Der Verlust führt dazu, dass blockierte Ports in den Weiterleitungsmodus wechseln.
Ein Duplexkonflikt bei einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung ist ein sehr häufiger Konfigurationsfehler. Wenn Sie den Duplexmodus auf einer Seite des Links manuell auf Voll einstellen und die andere Seite im Modus für die automatische Aushandlung belassen, endet der Link im Halbduplex-Modus. (Ein Port, bei dem der Duplexmodus auf Vollduplex eingestellt ist, verhandelt nicht mehr.)
Im schlimmsten Fall wird bei einer Bridge, die BPDUs sendet, der Duplexmodus für einen Port auf Halbduplex eingestellt, für den Peer-Port am anderen Ende der Verbindung jedoch auf Vollduplex. Im vorherigen Beispiel kann die Duplexungleichheit auf der Verbindung zwischen Brücke A und B leicht zu einer Bridging-Schleife führen. Da Bridge B für Vollduplex konfiguriert ist, führt sie vor dem Link-Zugriff kein Carrier Sense durch. Bridge B beginnt, Frames zu senden, auch wenn Bridge A die Verbindung bereits verwendet. Diese Situation ist ein Problem für A; Brücke A erkennt eine Kollision und führt den Backoff-Algorithmus aus, bevor die Brücke eine weitere Übertragung des Rahmens versucht. Wenn genügend Datenverkehr von B nach A fließt, wird jedes Paket, das A sendet, einschließlich der BPDUs, aufgeschoben oder kollidiert und wird schließlich verworfen. Aus STP-Sicht hat Bridge B die Root-Bridge verloren, da Bridge B keine BPDUs mehr von A empfängt. Dies führt dazu, dass B die Blockierung des mit Bridge C verbundenen Ports aufhebt, wodurch die Schleife erzeugt wird.
Bei jeder Duplexungleichheit wird diese Fehlermeldung auf den Switch-Konsolen der Catalyst Switches angezeigt, auf denen Cisco IOS Software ausgeführt wird:
%CDP-4-DUPLEX_MISMATCH: duplex mismatch discovered on FastEthernet5/1 (not half duplex), with TBA05071417(Cat6K-B) 4/1 (half duplex).
Überprüfen Sie die Duplexeinstellungen, und stellen Sie die Konfiguration entsprechend ein, wenn die Duplexkonfiguration nicht übereinstimmt.
Weitere Informationen zur Fehlerbehebung bei Duplexdiskrepanzen finden Sie im Dokument Configure and Verify Ethernet 10/100/1000Mb Half/Full Duplex Auto-Negotiation (Konfigurieren und Überprüfen der Ethernet 10/100/1000Mb Halb/Vollduplex-Auto-Negotiation).
Unidirektionale Links sind eine häufige Ursache für Bridging-Schleifen. Bei Glasfaser-Links führt ein unerkannter Ausfall häufig zu unidirektionalen Links. Eine weitere mögliche Ursache ist ein Problem mit einem Transceiver. Alles, was dazu führen kann, dass ein Link bestehen bleibt und eine unidirektionale Kommunikation bereitstellt, ist im Hinblick auf STP sehr riskant. Das folgende Beispiel verdeutlicht dies:
Angenommen, der Link zwischen A und B ist unidirektional. Die Verbindung verwirft Datenverkehr von A nach B, während die Verbindung Datenverkehr von B nach A überträgt. Angenommen, Bridge B wurde blockiert, bevor die Verbindung unidirektional wurde. Ein Port kann nur dann blockieren, wenn er BPDUs von einer Bridge mit höherer Priorität empfängt. Da in diesem Fall alle von A ausgehenden BPDUs verloren gehen, wechselt der Port von Bridge B zu A schließlich in den Weiterleitungsstatus und leitet den Datenverkehr weiter. So entsteht eine Schleife. Wenn dieser Fehler schon beim Start besteht, konvergiert STP nicht richtig. Im Falle einer Duplex-Diskrepanz hilft vorübergehend ein Neustart, aber in diesem Fall hat ein Neustart der Bridges absolut keine Wirkung.
Um die unidirektionalen Links zu erkennen, bevor eine Weiterleitungsschleife entsteht, hat Cisco das UDLD-Protokoll (UniDirectional Link Detection) entwickelt und implementiert. Mit dieser Funktion können falsche Kabelverbindungen oder unidirektionale Links auf Layer 2 erkannt und die daraus resultierenden Schleifen automatisch behoben werden, indem einige Ports deaktiviert werden. Führen Sie UDLD nach Möglichkeit in einer Umgebung mit Bridge aus.
Weitere Informationen zur Verwendung von UDLD finden Sie im Dokument Konfigurieren der UDLD-Protokollfunktion.
Auch beschädigte Pakete können zu Fehlern dieser Art führen. Wenn eine Verbindung einen hohen Anteil physischer Fehler aufweist, kann eine gewisse Anzahl aufeinanderfolgender BPDUs verloren gehen. Dieser Verlust kann dazu führen, dass ein blockierender Port in den Weiterleitungsstatus übergeht. Dieser Fall tritt nicht sehr häufig ein, da die STP-Standardparameter sehr konservativ sind. Der blockierende Port muss BPDUs 50 Sekunden lang verpassen, bevor der Übergang zur Weiterleitung erfolgt. Schon die erfolgreiche Übertragung einer einzelnen BPDU unterbricht die Schleife. Dieser Fall tritt häufig bei unvorsichtiger Anpassung von STP-Parametern auf. Ein Beispiel für eine Anpassung ist die Verringerung des maximalen Alters.
Duplexkonflikte, fehlerhafte Kabel oder falsche Kabellängen können zu Paketbeschädigungen führen. Im Dokument Fehlerbehebung bei Switch-Port- und Schnittstellenproblemen finden Sie eine Erklärung der Cisco IOS Software-Fehlerzählerausgabe.
STP wird in Software implementiert, sogar auf High-End-Switches, die die meisten Switching-Funktionen auf Hardware mit speziellen anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application-Specific Integrated Circuits, ASICs) ausführen. Wenn die CPU der Bridge aus irgendeinem Grund überlastet ist, können die Ressourcen für die Übertragung von BPDUs nicht ausreichen. Der STA ist im Allgemeinen nicht prozessorintensiv und hat Priorität gegenüber anderen Prozessen. Der Abschnitt Suchen nach Ressourcenfehlern in diesem Dokument enthält einige Richtlinien zur Anzahl der STP-Instanzen, die eine bestimmte Plattform verarbeiten kann.
PortFast ist eine Funktion, die Sie normalerweise nur für einen Port oder eine Schnittstelle aktivieren, der/die mit einem Host verbunden ist. Wenn der Link an diesem Port hergestellt wird, überspringt die Bridge die ersten Phasen des STA und wechselt direkt in den Weiterleitungsmodus.
Achtung: Verwenden Sie die PortFast-Funktion nicht auf Switch-Ports oder Schnittstellen, die mit anderen Switches, Hubs oder Routern verbunden sind. Andernfalls können Sie eine Netzwerkschleife erstellen.
In diesem Beispiel ist Gerät A eine Bridge, deren Port p1 bereits weiterleitet. Port p2 weist eine PortFast-Konfiguration auf. Gerät B ist ein Hub. Sobald Sie das zweite Kabel an A anschließen, wechselt Port p2 in den Weiterleitungsmodus und erzeugt eine Schleife zwischen p1 und p2. Diese Schleife wird behoben, sobald p1 oder p2 eine BPDU empfängt, die einen dieser beiden Ports in den Blockiermodus versetzt. Es gibt jedoch ein Problem mit dieser Art von vorübergehender Schleife. Wenn der Datenverkehr in der Schleife sehr intensiv ist, kann die Bridge Probleme mit der erfolgreichen Übertragung der BPDU haben, die die Schleife behebt. Dieses Problem kann die Konvergenz erheblich verzögern oder im Extremfall das Netzwerk zum Ausfallen bringen.
Weitere Informationen zur korrekten Verwendung von PortFast auf Switches mit Cisco IOS-Software finden Sie im Dokument Using PortFast and Other Commands to Fix Workstation Startup Connectivity Delays (Verwenden von PortFast und anderen Befehlen zur Behebung von Verbindungsverzögerungen beim Starten von Workstations).
Selbst bei einer PortFast-Konfiguration nimmt der Port oder die Schnittstelle weiterhin an STP teil. Wenn ein Switch mit einer niedrigeren Bridge-Priorität als die aktuell aktive Root-Bridge an einen mit PortFast konfigurierten Port oder eine Schnittstelle angeschlossen wird, kann er als Root-Bridge ausgewählt werden. Diese Änderung der Root-Bridge kann die aktive STP-Topologie und damit das Netzwerk beeinträchtigen. Um dies zu verhindern, verfügen die meisten Catalyst Switches, auf denen Cisco IOS-Software ausgeführt wird, über eine Funktion mit dem Namen BPDU Guard. BPDU Guard deaktiviert einen mit PortFast konfigurierten Port oder eine Schnittstelle, wenn der Port oder die Schnittstelle eine BPDU empfängt.
Weitere Informationen zur Verwendung der BPDU Guard-Funktion auf Switches, auf denen Cisco IOS-Software ausgeführt wird, finden Sie im Dokument Understanding the Spanning Tree PortFast BPDU Guard Enhancement.
Ein aggressiver Wert der Parameter für das maximale Alter und die Weiterleitungsverzögerung kann zu einer sehr instabilen STP-Topologie führen. In solchen Fällen kann der Verlust einiger BPDUs dazu führen, dass eine Schleife entsteht. Ein weiteres eher unbekanntes Problem betrifft den Durchmesser des Bridge-Netzwerks. Die konservativen Standardwerte für die STP-Timer legen einen maximalen Netzwerkdurchmesser von sieben fest. Dieser maximale Netzwerkdurchmesser beschränkt, wie weit voneinander entfernt Bridges im Netzwerk sein dürfen. In diesem Fall dürfen zwei unterschiedliche Bridges nicht mehr als sieben Hops voneinander entfernt sein. Ein Teil dieser Einschränkung ergibt sich aus dem Altersfeld in den BPDUs.
Wenn sich eine BPDU von der Root-Bridge nach außen ausbreitet, wird der Wert im Altersfeld jedes Mal erhöht, wenn die BPDU eine Bridge passiert. Schließlich verwirft die Bridge die BPDU, wenn das Altersfeld das maximale Alter überschreitet. Wenn die Entfernung zwischen der Root-Bridge und einigen Bridges des Netzwerks zu weit ist, kann dieses Problem auftreten. Dieses Problem betrifft die Spanning Tree-Konvergenz.
Seien Sie besonders vorsichtig, wenn Sie vorhaben, bei STP-Timern vom Standardwert abzuweichen. Es besteht die Gefahr, dass Sie versuchen, auf diese Weise eine schnellere Rekonvergenz zu erreichen. Eine STP-Timer-Änderung hat Auswirkungen auf den Durchmesser des Netzwerks und die Stabilität von STP. Sie können die Bridge-Priorität ändern, um die Root-Bridge auszuwählen, und den Portkosten- oder Prioritätsparameter ändern, um Redundanz und Load Balancing zu steuern.
Die Cisco Catalyst-Software stellt Ihnen Makros zur Verfügung, mit denen Sie die wichtigsten STP-Parameter optimieren können:
Der Befehl spanning-tree uplinkfast für Cisco IOS Software erhöht die Switch-Priorität, sodass der Switch kein Root sein kann. Der Befehl erhöht die STP-Konvergenzzeit im Falle eines Uplink-Fehlers. Verwenden Sie diesen Befehl auf einem Distribution-Switch mit doppelter Verbindung zu einigen Core-Switches. Weitere Informationen finden Sie im Dokument zu Verständnis und Konfiguration der Cisco UplinkFast-Funktion.
Der Spanning-Tree-Backbone-Fast-Befehl für Cisco IOS-Software kann die STP-Konvergenzzeit des Switches bei einem indirekten Verbindungsausfall erhöhen. BackboneFast ist eine proprietäre Funktion von Cisco. Weitere Informationen finden Sie im Dokument Understanding and Configure Backbone Fast on Catalyst Switches.
Weitere Informationen zu STP-Timern und Regeln zu ihrer Anpassung, wenn dies unbedingt erforderlich ist, finden Sie im Dokument Understand and Tune Spanning Tree Protocol Timers (STP-Timer verstehen und anpassen).
Wie eingangs erwähnt, ist STP eine der ersten Funktionen, die in Cisco Produkten implementiert wurde. Sie können davon ausgehen, dass diese Funktion sehr stabil ist. Nur die Interaktion mit neueren Funktionen wie EtherChannel hat dazu geführt, dass bei STP in einigen sehr speziellen Fällen Fehler auftraten, die jetzt behoben wurden. Eine Reihe von Faktoren kann einen Software-Bug verursachen und verschiedene Auswirkungen haben. Es gibt keine Möglichkeit, die Probleme, die ein Bug verursachen kann, angemessen zu beschreiben. Die gefährlichste Situation, die sich aus Softwarefehlern ergibt, ist, wenn Sie einige BPDUs ignorieren oder einen blockierenden Port-Übergang zur Weiterleitung haben.
Leider gibt es kein systematisches Verfahren zur Behebung eines STP-Problems. In diesem Abschnitt werden jedoch einige der Aktionen zusammengefasst, die Ihnen zur Verfügung stehen. Die meisten Schritte in diesem Abschnitt gelten für die Fehlerbehebung bei Bridging-Schleifen im Allgemeinen. Sie können einen konventionelleren Ansatz verwenden, um andere STP-Fehler zu identifizieren, die zu einem Verbindungsverlust führen. Sie können beispielsweise den Pfad untersuchen, den der Datenverkehr nimmt, bei dem ein Problem auftritt.
Hinweis: Bei den meisten Schritten zur Fehlerbehebung wird davon ausgegangen, dass eine Verbindung zu den verschiedenen Geräten des Bridge-Netzwerks besteht. Sie benötigen also Konsolenzugriff. Während einer Bridge-Schleife ist es beispielsweise wahrscheinlich nicht möglich, eine Remote-Verbindung herzustellen.
Wenn Sie die Ausgabe eines show tech-support Befehls von Ihrem Cisco Gerät erhalten haben, können Sie Cisco CLI Analyzer verwenden.
Hinweis: Nur registrierte Cisco Benutzer haben Zugriff auf interne Tools und Informationen von Cisco.
Betrachten des Netzwerkdiagramms
Bevor Sie versuchen, eine Bridging-Schleife zu beheben, müssen Ihnen mindestens die folgenden Informationen vorliegen:
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Topologie des Bridge-Netzwerks
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Position der Root-Bridge
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Position der blockierten Ports und redundanten Links
Diese Informationen sind mindestens aus diesen beiden Gründen unerlässlich:
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Um zu wissen, welche Probleme im Netzwerk Sie beheben sollten, müssen Sie wissen, wie das Netzwerk aussieht, wenn es ordnungsgemäß funktioniert.
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Bei den meisten Schritten zur Fehlerbehebung werden einfach show Befehle verwendet, um die Fehlerbedingungen zu identifizieren. Informationen über das Netzwerk helfen Ihnen, sich auf die kritischen Ports der wichtigsten Geräte zu konzentrieren.
Identifizieren einer Bridging-Schleife
Früher konnte ein Broadcast-Sturm verheerende Auswirkungen auf das Netzwerk haben. Heutzutage ist es bei Hochgeschwindigkeitsverbindungen und Geräten, die Switching auf Hardware-Ebene ermöglichen, unwahrscheinlich, dass ein einzelner Host, beispielsweise ein Server, ein Netzwerk durch Broadcasts zum Ausfallen bringt. Der beste Weg, eine Bridging-Schleife zu identifizieren, besteht darin, den Datenverkehr aus einem gesättigten Link zu erfassen und zu überprüfen, ob ähnliche Pakete mehrmals vorkommen. Wenn jedoch alle Benutzer in einer bestimmten Bridge-Domäne gleichzeitig Konnektivitätsprobleme haben, können Sie bereits eine Bridge-Schleife vermuten.
Überprüfen Sie die Port-Auslastung auf Ihren Geräten, und suchen Sie nach abnormalen Werten. Weitere Informationen finden Sie in diesem Dokument im Abschnitt Überprüfen der Port-Auslastung.
Schnelle Verbindungswiederherstellung und Vorbereitung auf weitere Fehler
Deaktivieren von Ports, um die Schleife zu unterbrechen
Bridging-Schleifen haben äußerst schwerwiegende Folgen für ein Bridge-Netzwerk. Administratoren bleibt im Allgemeinen keine Zeit, um nach der Ursache der Schleife zu suchen. Sie ziehen es daher meist vor, die Verbindung so schnell wie möglich wiederherzustellen. Der einfache Ausweg besteht in diesem Fall darin, jeden Port, der für Redundanz im Netzwerk sorgt, manuell zu deaktivieren. Wenn Sie den am stärksten betroffenen Teil des Netzwerks identifizieren können, deaktivieren Sie die Ports in diesem Bereich zuerst. Deaktivieren Sie nach Möglichkeit zunächst Ports, die blockiert werden können. Überprüfen Sie jedes Mal, wenn Sie einen Port deaktiviert haben, ob die Netzwerkverbindung dadurch wiederhergestellt wurde. Wenn Sie wissen, welchen Port Sie deaktivieren müssen, um die Schleife zu beheben, kennen Sie auch den redundanten Pfad, auf dem sich dieser Port befindet. Wenn dieser Port blockiert wurde, haben Sie wahrscheinlich den Link gefunden, auf dem der Fehler aufgetreten ist.
Protokollieren von STP-Ereignissen auf Geräten, die blockierte Ports hosten
Wenn Sie die Ursache des Problems nicht genau identifizieren können oder das Problem nur vorübergehend auftritt, aktivieren Sie die Protokollierung von STP-Ereignissen auf den Bridges und Switches des Netzwerks, bei denen der Fehler auftritt. Wenn Sie die Anzahl der zu konfigurierenden Geräte begrenzen möchten, aktivieren Sie diese Protokollierung zumindest für Geräte, die blockierte Ports hosten. Der Übergang eines blockierten Ports erzeugt eine Schleife.
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Cisco IOS-Software: Geben Sie den Befehl exec ein, debug spanning-tree events um STP-Debugging-Informationen zu aktivieren. Führen Sie den allgemeinen Konfigurationsmodusbefehl aus, logging buffered um diese Debuginformationen in den Gerätepuffern zu erfassen.
Sie können auch versuchen, die Debug-Ausgabe an ein Syslog-Gerät zu senden. Leider bleibt die Verbindung zu einem Syslog-Server selten bestehen, wenn eine Bridging-Schleife auftritt.
Überprüfen der Ports
Die kritischen Ports, die zuerst untersucht werden sollten, sind die blockierenden Ports. Dieser Abschnitt enthält eine Liste der gesuchten Ports sowie eine kurze Beschreibung der Befehle, die für Switches mit Cisco IOS-Software ausgegeben werden müssen.
Überprüfen, ob blockierte Ports BPDUs empfangen
Überprüfen Sie insbesondere bei blockierten Ports und Root-Ports, ob diese regelmäßig BPDUs empfangen. Mehrere Probleme können dazu führen, dass der Port keine Pakete oder BPDUs empfängt.
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Cisco IOS Software - In Cisco IOS Software, Version 12.0 oder höher, weist die Ausgabe des show spanning-tree vlan <vlan-id> detail Befehls ein BPDU-Feld auf. Diesem Feld können Sie die Anzahl der empfangenen BPDUs für jede Schnittstelle entnehmen. Führen Sie den Befehl noch ein- oder zweimal aus, um festzustellen, ob das Gerät BPDUs empfängt. Eine weitere Option besteht darin, das STP-Debugging mit dem Befehl debug spanning-tree bpdu zu aktivieren, um den Empfang von BPDUs zu überprüfen.
Überprüfen auf einen Duplexkonflikt
Um mögliche Duplexkonflikte zu ermitteln, müssen Sie jede Seite des Punkt-zu-Punkt-Links überprüfen.
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Cisco IOS Software: Geben Sie den show interfaces [interface-number] status Befehl ein, um die Geschwindigkeit und den Duplexstatus des jeweiligen Ports zu überprüfen.
Überprüfen der Port-Auslastung
Eine Schnittstelle mit Datenverkehrsüberlastung überträgt möglicherweise wichtige BPDUs nicht. Eine Link-Überlastung weist auch auf eine mögliche Bridging-Schleife hin.
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Cisco IOS-Software: Verwenden Sie den Befehl, show interfaces um die Nutzung einer Schnittstelle zu bestimmen. Mehrere Felder helfen Ihnen dabei, beispielsweise load und packets input/output. Eine Erklärung der show interfaces Befehlsausgabe finden Sie im Dokument Fehlerbehebung bei Switch-Port- und Schnittstellenproblemen.
Überprüfen auf Paketbeschädigung
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Cisco IOS-Software: Suchen Sie nach Fehlerinkrementen im Eingabefehlerzähler des show interfaces Befehls. Zu diesen Fehlerzählern gehören runts, giants, no buffer, CRC, frame, overrun und ignored.
Im Dokument Fehlerbehebung bei Switch-Port- und Schnittstellenproblemen finden Sie eine Erläuterung der show interfaces command output.
Suchen nach Ressourcenfehlern
Eine hohe CPU-Auslastung kann für ein System, auf dem der STA ausgeführt wird, riskant sein. Überprüfen Sie mit folgender Methode, ob die CPU-Ressourcen für ein Gerät ausreichen:
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Cisco IOS-Software: Verwenden Sie den Befehl show processes cpu. Vergewissern Sie sich, dass die CPU-Auslastung nicht zu hoch ist.
Eine Supervisor Engine kann nur eine bestimmte Anzahl an STP-Instanzen unterstützen. Achten Sie darauf, dass die Gesamtanzahl der logischen Ports in allen STP-Instanzen für verschiedene VLANs die maximal unterstützte Anzahl für jeden Supervisor Engine-Typ und jede Arbeitsspeicherkonfiguration nicht überschreitet.
Geben Sie den
show spanning-tree summary totals Befehl für Switches ein. Mit diesem Befehl wird die Anzahl der logischen Ports oder Schnittstellen pro VLAN in der Spalte STP Active (STP aktiv) angezeigt. Die Gesamtanzahl wird unten in dieser Spalte angezeigt. Diese Gesamtanzahl ist die Summe aller logischen Ports in allen STP-Instanzen für die verschiedenen VLANs. Vergewissern Sie sich, dass diese Anzahl die maximal unterstützte Anzahl für jeden Supervisor Engine-Typ nicht überschreitet.
Hinweis: Die Formel zur Berechnung der Summe der logischen Ports auf dem Switch lautet:
(number of non-ATM trunks * number of active Vlans on that trunk)
+ 2*(number of ATM trunks * number of active Vlans on that trunk)
+ number of non-trunking ports
Eine Zusammenfassung der STP-Einschränkungen für Catalyst Switches finden Sie in diesen Dokumenten:
Plattform
STP-Einschränkungen bei Cisco IOS-Software
Catalyst 6500/6000 Supervisor Engine 720
Versionshinweise für Cisco IOS 12.2SXF und Rebuilds
Catalyst 4500/4000
Versionshinweise für den Catalyst Switch der Serie 4500, Cisco IOS, 12.1EW
Catalyst 3750
Catalyst 3750 Switch Software Configuration Guide, Release. 12.1(19)EA1
Deaktivieren nicht benötigter Funktionen
Bei der Fehlerbehebung versuchen Sie festzustellen, was im Netzwerk derzeit falsch ist. Deaktivieren Sie so viele Funktionen wie möglich. Die Deaktivierung vereinfacht die Netzwerkstruktur und erleichtert die Identifizierung des Problems. EtherChanneling ist beispielsweise eine Funktion, bei der STP mehrere verschiedene Verbindungen logisch zu einer einzigen Verbindung bündeln muss. Die Deaktivierung dieser Funktion während des Fehlerbehebungsprozesses ist sinnvoll. Wenn Sie die Konfiguration so einfach wie möglich gestalten, wird die Fehlerbehebung allgemein vereinfacht.
Nützliche Befehle
Cisco IOS Software-Befehle
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show interfaces
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show spanning-tree
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show bridge
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show processes cpu
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debug spanning-tree
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logging buffered
Gezieltes STP-Design zur Vermeidung von Problemen
Auffinden des Roots
Sehr oft sind Informationen zur Position der Root-Bridge zum Zeitpunkt der Fehlerbehebung nicht verfügbar. Überlassen Sie die Entscheidung, welche Bridge die Root-Bridge ist, nicht dem STP. In der Regel lässt sich für jedes VLAN ermitteln, welcher Switch am besten als Root-Bridge geeignet ist. Dies hängt vom Design des Netzwerks ab. Im Allgemeinen sollten Sie eine leistungsstarke Bridge in der Mitte des Netzwerks auswählen. Wenn Sie die Root-Bridge in der Mitte des Netzwerks mit direkter Verbindung zu den Servern und Routern platzieren, verringern Sie allgemein die durchschnittliche Entfernung von den Clients zu den Servern und Routern.
Dieses Diagramm zeigt:
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Wenn Brücke B Root ist, wird die Verbindung A zu C auf Brücke A oder Brücke C blockiert. In diesem Fall können Hosts, die eine Verbindung zu Switch B herstellen, in zwei Hops auf den Server und den Router zugreifen. Hosts, die sich mit Bridge C verbinden, können den Server und den Router in drei Hops erreichen. Die durchschnittliche Entfernung beträgt zweieinhalb Hops.
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Wenn Bridge A Root ist, sind Router und Server in zwei Hops für beide Hosts erreichbar, die eine Verbindung mit B und C herstellen. Die durchschnittliche Entfernung beträgt jetzt zwei Hops.
Die Logik hinter diesem einfachen Beispiel lässt sich auf komplexere Topologien übertragen.
Hinweis: Codieren Sie für jedes VLAN die Root-Bridge und die Backup-Root-Bridge fest, und reduzieren Sie dabei den Wert des STP-Prioritätsparameters. Alternativ können Sie das Makro set spantree root verwenden.
Redundanzplanung
Planen Sie die Organisation Ihrer redundanten Links. Verzichten Sie auf die Plug-and-Play-Funktion von STP. Optimieren Sie den STP-Kostenparameter, um zu entscheiden, welche Ports blockiert werden. Diese Optimierung ist in der Regel nicht erforderlich, wenn Sie ein hierarchisches Design und eine Root-Bridge in geeigneter Position haben.
Hinweis: Wissen Sie für jedes VLAN, welche Ports im stabilen Netzwerk blockiert werden können. Erstellen Sie ein Netzwerkdiagramm, das jede physische Schleife im Netzwerk anzeigt, durch die blockierte Ports die Schleifen unterbrechen.
Wenn Sie die Position redundanter Links kennen, können Sie versehentliche Bridge-Schleifen und deren Ursache besser identifizieren. Wenn Ihnen zusätzlich die Position der blockierten Ports bekannt ist, können Sie auch den Fehlerort bestimmen.
Minimieren der Anzahl blockierter Ports
Die einzige kritische Aktion, die STP durchführt, ist das Blockieren der Ports. Ein einzelner blockierender Port, der fälschlicherweise zur Weiterleitung übergeht, kann einen großen Teil des Netzwerks zum Ausfallen bringen. Eine gute Möglichkeit, das mit der Verwendung von STP verbundene Risiko zu begrenzen, besteht darin, die Anzahl der blockierten Ports so weit wie möglich zu reduzieren.
Entfernen nicht verwendeter VLANs
Sie benötigen nicht mehr als zwei redundante Links zwischen zwei Knoten in einem Bridge-Netzwerk. Diese Art der Konfiguration ist jedoch üblich:
Die Distribution-Switches sind mit zwei Core-Switches verbunden. Benutzer, die eine Verbindung über Distribution-Switches herstellen, gehören nur zu einer Teilmenge der im Netzwerk verfügbaren VLANs. In diesem Beispiel befinden sich alle Benutzer, die eine Verbindung über Dist 2 herstellen, in VLAN 2. Dist 3 verbindet Benutzer nur über VLAN 3. Standardmäßig unterstützen Trunks alle VLANs, die in der VTP-Domäne (VLAN Trunk Protocol) definiert sind. Nur Dist 2 empfängt unnötigen Broadcast- und Multicast-Datenverkehr für VLAN 3, blockiert jedoch auch einen seiner Ports für VLAN 3. Das Ergebnis: drei redundante Pfade zwischen Core A und Core B. Diese Redundanz führt zu mehr blockierten Ports und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Schleife.
Hinweis: Entfernen Sie alle VLANs, die Sie nicht benötigen, von Ihren Trunks.
Die VTP-Bereinigung kann zwar dazu beitragen, aber diese Art von Plug-and-Play-Funktion ist im Netzwerk-Core nicht erforderlich.
In diesem Beispiel wird nur ein Zugriffs-VLAN verwendet, um die Distribution-Switches mit dem Core zu verbinden:
In diesem Design wird nur ein Port pro VLAN blockiert. Außerdem können Sie bei diesem Design alle redundanten Links in nur einem Schritt entfernen, wenn Sie Core A oder Core B herunterfahren.
Verwenden von Layer-3-Switching
Layer-3-Switching-Mittel, die annähernd mit der Switching-Geschwindigkeit routen. Router erfüllen zwei wesentliche Funktionen:
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Router erstellen eine Weiterleitungstabelle. Für dem Informationsaustausch zwischen Routern und Peers werden generell Routing-Protokolle genutzt.
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Router empfangen Pakete und leiten sie basierend auf der Zieladresse an die richtige Schnittstelle weiter.
High-End Cisco Layer-3-Switches können diese Funktion mit derselben Geschwindigkeit ausführen wie die Layer-2-Switching-Funktion. Wenn Sie einen Routing-Hop einführen und eine zusätzliche Segmentierung des Netzwerks erstellen, gibt es keine Geschwindigkeitseinbußen. In diesem Diagramm wird das Beispiel aus dem Abschnitt Entfernen nicht verwendeter VLANs als Grundlage verwendet:
Core A und Core B sind jetzt Layer-3-Switches. Für VLAN 2 und VLAN 3 erfolgt kein Bridging mehr zwischen Core A und Core B, sodass keine STP-Schleife möglich ist.
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Redundanz ist weiterhin gegeben, wobei auf Layer-3-Routing-Protokolle zurückgegriffen wird. Das Design sorgt für eine noch schnellere Rekonvergenz als eine Rekonvergenz mit STP.
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Es gibt keinen einzelnen Port mehr, der von STP blockiert wird. Daher besteht nicht das Risiko einer Bridging-Schleife.
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Es gibt keine Geschwindigkeitseinbußen, da das VLAN durch Layer-3-Switching genauso schnell bleibt wie das Bridging innerhalb des VLAN.
Dieses Design hat nur einen einzigen Nachteil. Die Migration zu dieser Art von Design erfordert im Allgemeinen eine Überarbeitung des Adressierungsschemas.
Beibehalten von STP, auch wenn es unnötig ist
Auch wenn es Ihnen gelungen ist, alle blockierten Ports aus Ihrem Netzwerk zu entfernen, und keine physische Redundanz vorliegt, sollten Sie STP nicht deaktivieren. STP ist im Allgemeinen nicht sehr prozessorintensiv; beim Packet-Switching ist die CPU bei den meisten Cisco Switches nicht involviert. Außerdem reduzieren die wenigen BPDUs, die über die einzelnen Links gesendet werden, die verfügbare Bandbreite nicht wesentlich. Ein Bridge-Netzwerk ohne STP kann jedoch im Bruchteil einer Sekunde ausfallen, wenn ein Bediener beispielsweise an einem Patchpanel einen Fehler macht. Im Allgemeinen ist das Deaktivieren von STP in einem Bridge-Netzwerk zu riskant.
Fernhalten des Datenverkehrs vom administrativen VLAN; kein einzelnes VLAN für das gesamte Netzwerk
Ein Cisco Switch hat in der Regel eine einzelne IP-Adresse, die an ein VLAN gebunden ist, das als administratives VLAN bezeichnet wird. In diesem VLAN verhält sich der Switch wie ein generischer IP-Host. Insbesondere wird jedes Broadcast- oder Multicast-Paket an die CPU weitergeleitet. Ein hohes Maß an Broadcast- oder Multicast-Datenverkehr im administrativen VLAN kann die CPU und die Fähigkeit der CPU zur Verarbeitung wichtiger BPDUs beeinträchtigen. Halten Sie daher den Benutzerdatenverkehr vom administrativen VLAN fern.
In älteren Versionen war es in der Cisco Implementierung nicht möglich, VLAN 1 aus einem Trunk zu entfernen. VLAN 1 dient im Allgemeinen als administratives VLAN, über das auf alle Switches im selben IP-Subnetz zugegriffen werden kann. Diese Art der Einrichtung ist zwar nützlich, kann jedoch riskant sein, da eine Bridging-Schleife in VLAN 1 alle Trunks betrifft, was das gesamte Netzwerk zum Absturz bringen kann. Natürlich besteht dieses Risiko unabhängig vom verwendeten VLAN. Versuchen Sie, die Bridging-Domänen mithilfe von Hochgeschwindigkeits-Layer-3-Switches zu segmentieren.
Ab Version 12.1(11b)E der Cisco IOS-Software können Sie VLAN 1 aus Trunks entfernen. VLAN 1 ist dann zwar noch vorhanden, blockiert jedoch den Datenverkehr, sodass keine Schleife entstehen kann.
Zugehörige Informationen
Überarbeitung | Veröffentlichungsdatum | Kommentare |
---|---|---|
3.0 |
09-May-2024 |
Rezertifizierung |
2.0 |
10-Jan-2023 |
Dieser Artikel wurde intern erstellt, um mit dem aktuellen Artikel auf Cisco.com übereinzustimmen.
Bilder, die in das PNG-Format konvertiert wurden.
Intro aktualisiert, Alt-Text, Gerunds usw. |
1.0 |
05-Dec-2017 |
Erstveröffentlichung |