目录
原理概述
实验目的
实验内容
实验拓扑
1.配置RSTP/MSTP
2.配置BPDU保护
3.配置根保护
4.配置环路保护
5.配置TC-BPDU保护
原理概述
在RSTP或MSTP交换网络中，为了防止恶意攻击或临时环路的产生，可配置保护功能来增强网络的健壮性和安全性。
BPDU 保护：在交换设备上，通常将直接与用户终端或文件服务器等非交换设备相连的端口配置为边缘端口，边缘端口一般不会收到 BPDU 。如果有人伪造 BPDU 恶意攻击交换设备，边缘端口接收到 BPDU 后，交换设备会自动将边缘端口设置为非边缘端口，并重新进行生成树计算，从而引起网络震荡。交换设备上启动了 BPDU 保护功能后，如果边缘端口收到 BPDU ，那么边缘端口将被关闭，但是边缘端口属性不变，同时通知网管系统。被关闭的边缘端口只能由网络管理员手动恢复。如果需要被关闭的边缘端口自动恢复，可以配置端口自动恢复功能，并设置延迟时间。
根保护：由于维护人员的错误配置或网络中的恶意攻击，网络中的合法根交换机有可能会收到优先级更高的 BPDU ，使得合法根交换机失去根交换机的地位，从而引起网络拓扑结构的错误变动。这种不合法的拓扑变化，可能会导致原来应该通过高速链路的流量被牵引到低速链路上，造成网络拥塞。对于启用了根保护功能的指定端口，其端口角色不能成为根端口。一旦启用根保护功能的指定端口收到优先级更高的 BPDU 时，端口将进入 Discarding 状态，不再转发报文。在经过一段时间（通常为两倍的 Forward Delay )后，如果端口一直没有再收到优先级更高的 BPDU ，端口会自动恢复到正常的 Forwarding 状态。
环路保护：在运行 RSTP 或 MSTP 协议的网络中，根端口和其他阻塞端口的状态是依靠上游交换设备不断发来的 BPDU 进行维持的。当由于链路拥塞或者单向链路故障导致这些端口收不到来自上游交换设备的 BPDU 时，交换设备就会重新选择根端口。原先的根端口会转变为指定端口，而原先的阻塞端口会迁移到转发状态，从而造成交换网络中可能产生环路。在启动了环路保护功能后，如果根端口或 Alternate 端口长时间收不到来自上游的 BPDU ，则会向网管发送通知信息。如果是根端口则进入 Discarding 状态，阻塞端口则会一直保持在阻塞状态，不转发报文，从而不会在网络中形成环路。直到根端口或 Alternate 端口收到 BPDU 后，端口状态才恢复到 Forwarding 状态。
防止 TC - BPDU 攻击：交换设备在接收到 TC BPDU 报文后，会执行 MAC 地址表项和 ARP 表项的删除操作。如果有人伪造 TC BPDU 报文恶意攻击交换设备，交换设备在短时间内会收到很多 TC BPDU 报文，频繁的删除操作会给设备造成很大的负担，给网络的稳定性会带来很大隐患。启用防 TC - BPDU 报文攻击功能后，可以配置交换设备在单位时间内处理 TC BPDU 报文的次数。如果在单位时间内，交换设备收到的 TC BPDU 报文数量大于配置的阈值，交换设备只会处理阈值指定的次数。对于其他超出阈值的 TCN BPDU 报文，定时器到期后设备只对其统一处理一次。这样可以避免频繁地删除 MAC 地址表项和 ARP 表项，从而达到保护设备的目的。
实验目的
理解MSTP/RSTP保护功能的工作原理
理解MSTP/RSTP保护功能的应用场景
掌握MSTP/RSTP保护功能的配置方法
实验内容
实验拓扑如图所示，本实验网络中，四台交换机组成了一个环形网络，交换机运行RSTP或MSTP。为了增强网络的健壮性和安全性，需要配置MSTP/RSTP的保护功能。
实验拓扑
1.配置RSTP/MSTP
根据上面拓扑图进行相应的配置，在所有的交换机上配置生成树模式为RSTP，并配置优先级使S1为主根交换机，S2为备份根交换机。
[s1]stp mode rstp
[s1]stp priority 4096[s2]stp mode rstp
[s2]stp priority 8192
[s3]stp mode rstp
[s4]stp mode rstp
使用display stp brief查看交换机的各个端口状态。
可以看到，S1为根交换机，S4的G0/0/1端口状态为Discarding。
配置S3和S4的Ethernet 0/0/1端口为边缘端口。
[s3]int e0/0/1
[s3-Ethernet0/0/1]stp edged-port enable[s4]int e0/0/1
[s4-Ethernet0/0/1]stp edged-port enable
在PC-1上使用ping命令检测与PC-2的连通性。
可以看到，PC-1与PC-2正常通信。
由于保护功能在RSTP和MSTP中完全一样，所以本实验中仅以RSTP为例进行演示。
2.配置BPDU保护
交换机S3和S4为接入交换机，需要接入用户终端，在RSTP中把连接终端的端口配置为边缘端口，并且为了防止边缘端口收到不合法的BPDU后网络重新收敛，在S3和S4上配置BPDU保护功能。
在系统视图下使用命令stp bupd-protection启用交换设备边缘端口的BPDU保护功能。缺省情况下，交换设备的BPDU保护功能处于禁用状态。
[s3]stp bpdu-protection
[s4]stp bpdu-protection
为了演示边缘端口收到BPDU的效果，把S3的G0/0/2端口配置为边缘端口。
[s3]int g0/0/2
[s3-GigabitEthernet0/0/2]stp edged-port enable
[s3-GigabitEthernet0/0/2]
Apr 9 2024 17:44:18-08:00 s3 %%01MSTP/4/BPDU_PROTECTION(l)[4]:This edged-port GigabitEthernet0/0/2 that enabled BPDU-Protection will be shutdown, because it received BPDU packet!
Apr 9 2024 17:44:19-08:00 s3 %%01PHY/1/PHY(l)[5]: GigabitEthernet0/0/2: change status to down
可以看到，当配置了BPDU保护后，S3的G0/0/2端口接收到了根交换机的BPDU后被关闭，并弹出日志提示。
可以使用命令error-down auto-recovery cause bpdu-protection interval 30设置端口自动恢复为UP的延时为30s。当端口被关闭后，删掉G0/0/2端口的边缘端口配置，30s后端口会自动Up并弹出日志提示。
[s3]int g0/0/2
[s3-GigabitEthernet0/0/2]undo stp edged-port
[s3-GigabitEthernet0/0/2]undo shutdown[s3-GigabitEthernet0/0/2]quit
[s3]error-down auto-recovery cause bpdu-protection interval 30
[s3]int g0/0/2
[s3-GigabitEthernet0/0/2]stp edged-port enable[s3-GigabitEthernet0/0/2]
Apr 9 2024 18:46:58-08:00 s3 %%01MSTP/4/BPDU_PROTECTION(l)[1]: This edged-port GigabitEthernet0/0/2 that enabled BPDU-Protection will be shutdown, because it re
ceived BPDU packet!
Apr 9 2024 18:46:58-08:00 s3 %%01ERRDOWN/4/ERRDOWN_DOWNNOTIFY(l)[2]:Notify interface to change status to error-down. (InterfaceName=GigabitEthernet0/0/2, Cause
=bpdu-protection)
Apr 9 2024 18:46:59-08:00 s3 %%01PHY/1/PHY(l)[3]: GigabitEthernet0/0/2: chan
ge status to downApr 9 2024 18:47:05-08:00 s3 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.
191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 12, the c
hange loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.
Apr 9 2024 18:47:28-08:00 s3 %%01ERRDOWN/4/ERRDOWN_DOWNRECOVER(l)[6]:Notify interface to recover state from error-down. (InterfaceName=GigabitEthernet0/0/2)
Apr 9 2024 18:47:28-08:00 s3 ERRDOWN/4/ErrordownRecover:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.
25.257.2.2 Error-down recovered. (Ifindex=29, Ifname=GigabitEthernet0/0/2, Cause
=bpdu-protection, RecoverType=auto recovery)
Apr 9 2024 18:47:30-08:00 s3 %%01PHY/1/PHY(l)[7]: GigabitEthernet0/0/2: chan
ge status to up
可以看到，G0/0/2端口从Down到UP所经历的时间是自动恢复的延时时间30s。 但由于此时该接口下仍有stp edged-port enable命令，固端口一直处于UP和Down的状态切换。撤销端口下的边缘端口配置。
[s3]int g0/0/2
[s3-GigabitEthernet0/0/2]undo stp edged-port
3.配置根保护
根保护是指定端口上的特性。当端口的角色是指定端口时，配置根保护功能才能够生效。若在其他类型的端口上配置根保护功能，根保护功能不会生效。
使用display stp brief命令，查看S1、S2、S3、S4的指定端口。
在指定端口上配置根保护。
[s1]int g0/0/1
[s1-GigabitEthernet0/0/1]stp root-protection
[s1-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[s1-GigabitEthernet0/0/2]stp root-protection
[s2]int g0/0/2
[s2-GigabitEthernet0/0/2]stp root-protection
[s3]int g0/0/1
[s3-GigabitEthernet0/0/1]stp root-protection
接下来，修改S4的优先级优于S1。
[s4]stp priority 0
交换机的优先级的值越小，优先级越大，称为根交换机的可能性也就越大。
在S4上使用display stp命令查看根交换机的信息。
[s4]display stp
-------[CIST Global Info][Mode RSTP]-------
CIST Bridge :0 .4c1f-ccb2-671e
Config Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC :0 .4c1f-ccb2-671e / 0
CIST RegRoot/IRPC :0 .4c1f-ccb2-671e / 0
......
可以看到，S4已经认为自己是根桥。
在S2和S3上使用display stp命令查看根交换机信息。
<s2>display stp
-------[CIST Global Info][Mode RSTP]-------
CIST Bridge :8192 .4c1f-ccd9-7745
Config Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC :4096 .4c1f-cc1f-69e6 / 20000
CIST RegRoot/IRPC :8192 .4c1f-ccd9-7745 / 0......
<s3>display stp
-------[CIST Global Info][Mode RSTP]-------
CIST Bridge :32768.4c1f-cc68-0c51
Config Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
Active Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
CIST Root/ERPC :4096 .4c1f-cc1f-69e6 / 20000
CIST RegRoot/IRPC :32768.4c1f-cc68-0c51 / 0
......
可以看到，S2、S3仍然认为S1是根交换机。
在S2和S3上使用命令display stp brief查看端口状态信息。
可以看到，与S4相连的指定端口状态变成了Discarding。
删除S4上的优先级配置。
[s4]undo stp priority
4.配置环路保护
如果由于链路拥塞或者单向链路故障导致根端口收不到来自上游交换设备的BPDU，交换设备会重新选择根端口。原先的根端口会转变为指定端口，而原先的阻塞端口会迁移到转发状态，从而造成交换网络中环路的产生。
在S2的G0/0/2端口下配置stp bpdu-filter enable。
[s2]int g0/0/2
[s2-GigabitEthernet0/0/2]stp bpdu-filter enable
这样一来，S4由于收不到上游的BPDU，就重新选择根端口。观察所有交换机的所有端口的STP信息。
可以看到，所有交换机的端口都进入了Forwarding状态。
可以看到，PC-1在成功发送和接受了一个报文后，其他报文都超时了，这是因为网络中已经产生了环路。
恢复S2的G0/0/2端口，在S4的G0/0/1和G0/0/2端口配置环路保护功能，然后在S2的G0/0/2端口上配置stp bpdu-filter enable。
[s2]int g0/0/2
[s2-GigabitEthernet0/0/2]undo stp bpdu-filter[s4]int g0/0/1
[s4-GigabitEthernet0/0/1]stp loop-protection
[s4-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[s4-GigabitEthernet0/0/2]stp loop-protection
[s2]int g0/0/2
[s2-GigabitEthernet0/0/2]stp bpdu-filter enable
在S4上查看STP的状态信息。
可以看到，S4的G0/0/1端口成为了根端口，G0/0/2端口虽然成为了指定端口，但是处于Discarding状态，不转发数据，这样就避免了环路。
再次在PC-1上使用ping命令测试与PC-2的连通性。
可以看到，PC-1与PC-2之间可以进行正常通信。
5.配置TC-BPDU保护
启用TC-BPDU保护功能后，可以配置交换设备处理TC类型BPDU报文的最大速度，以避免频繁地删除MAC地址表项和ARP表项，从而达到保护交换设备的目的。单位时间的取值与RSTP的Hello Time一致，可以通过执行命令stp timer hello进行配置。
使用命令stp tc-protection,开启交换设备对TC类型BPDU报文的保护功能，缺省情况下，交换设备的TC保护功能处于关闭状态。
[s1]stp tc-protection
[s1]stp tc-protection threshold 2
[s2]stp tc-protection
[s2]stp tc-protection threshold 2
[s3]stp tc-protection
[s3]stp tc-protection threshold 2
[s4]stp tc-protection
[s4]stp tc-protection threshold 2
上面所进行的配置的含义是：交换设备在单位时间（与RSTP Hello时间间隔一致）内，允许在收到TC-BPDU报文后立即进行地址表项删除操作的最大次数为两次。
