PVST技术导致的网络故障分析
PVST是解决在虚拟局域网上处理生成树的CISCO特有解决方案。PVST为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例.一般情况下PVST要求在交换机之间的中继链路上运行CISCO的ISL。
[摘要]伴随着网络设备的国产化替代，实际工作中存在着国产网络设备与CISCO设备的共用，由于CISCO设备会默认启用自身专有技术，这样在与使用行业标准的国产设备间存在着互联互通问题。本文主要分析由CISCO私有技术PVST导致的网络故障并提出解决方案，提醒广大网络管理工作人员在实际工作中，应重视设备间的兼容性问题。
[关键词]交换机;CISCO;专有;PVST;STP
随着“棱镜门”事件的曝光，信息安全问题引起了全社会的高度重视，网络设备的国产化替代必将进行到底，但是在替代过程中会存在国产设备与CISCO共存的境况，这种情况下会发生由于设备间的兼容性问题而导致的网络故障。下面探讨的就是作者在实际工作中遇到的由于华为和CISCO设备间的兼容性而导致的网络问题。
一、故障现象描述
我们先看下网络环境：上一级网络设备为华为交换机，手中的设备为CISCO 2960，其下连接若干PC。
CISCO 2960连接到上一级设备后，级联端口状态灯为橘黄色，表明连接失败。登录设备，查看Log，显示如下。
00：00：43： %SPANTREE-7-RECV_1Q_NON_TRUNK： Received 802.1Q BPDU on non trunk FastEthernet0/2 VLAN1.
00：00：39： %LINEPROTO-5-UPDOWN： Line protocol on Interface Vlan1， changed state to down.
日志显示，CISCO 2960是由于收到了802.1Q数据包，导致级联端口被block掉，造成网络故障。
二、故障分析
查看CISCO报警信息定义，我们可以知道，CISCO 2960在级联端口收到了802.1Q BPDU数据包，CISCO认为两端接口类型不一致可能存在二层环路隐患，所以就将收到这个包的端口block，这是导致端口被block掉的直接原因。
为什么级联端口会收到802.1Q的BDUP数据?弄清这个问题，我们首先要了解STP协议。STP(Spanning Tree Protocol)是生成树协议的`英文缩写，被应用于在网络中建立树形拓扑，消除网络中的环路，并且可以通过一定的方法实现路径冗余，但不是一定可以实现路径冗余。生成树协议适合所有品牌的网络设备，虽然在配置上有所差别，但是在原理和应用效果上是一致的。STP使用生成树算法(STA)计算网络中哪些交换机端口应配置为阻塞才能防止环路的形成，所有参与STP的交换机之间通过交换BPDU帧，以建立最佳树形拓扑结构。
BPDU，网桥协议数据单元，是生成树协议(STP)的数据问候数据包，它以可定义的间隔时间发出，向所有的交换机端口发送一次，以便交换机能交换当前最新的拓扑信息，并迅速识别和检测其中的环路。BPDU报文交换的目的是，选定一个合适的参考点，以求获得一个稳定的生成树拓扑。
查看STP协议说明，我们发现能产生802.1Q BPDU数据包的只有PVST协议。PVST，Per vlanstp，每VLAN生成树协议，是CISCO 的私有技术，它是CISCO解决在虚拟局域网上处理的生成树特有方案。因为是CISCO的私有技术，决定了PVST的兼容性较差。
标准的BPDU数据包是以以太网数据帧的格式进行传递的，采用多播MAC地址01-80-c2-00-00-00为目的MAC地址，而PVST的BPDU数据包的目的MAC地址为CISCO保留地址01-00-0c-cc-cc-cd。对于目的mac地址为01-00-0c-cc-cc-cd的包，华为交换机不识别，会把它当作普通的多播包转发，而不进行任何处理。
由于CISCO交换机上PVST是默认打开的，当CISCO 2960收到发送来的以01-80-c2-00-00-00为目的MAC地址的802.1qbpdu数据包后，认为两端接口类型不一致，判断存在环路，所以将级联端口block。
由此我们可以发现，产生以上故障的原因是由于CISCO和华为使用了不同标准的BPDU数据包标准，导致STP协议认为网络中会产生环路，CISCO收到了不能识别的标准BPDU数据包，从而导致CISCO交换机判断可能存在环路，将级联端口block。
三、结论
导致类似网络故障的原因是由于普通交换机不能识别CISCO的PVST私有协议数据包，只是把它当做普通的多播包转发，从而导致CISCO交换机判断可能存在环路，将端口block。
组网过程中，我们也会遇到类似情况，当其他型号的交换机和CISCO交换机一起组网也会产生相同的问题。针对类似组网过程中可能出现的问题，提出如下建议。
在CISCO交换机不需要参与STP计算的端口上，启用Spanning-Tree bpdufilter Enable，这样端口可以直接将BPDU包丢弃。
由于CISCO交换机默认PVST协议是启用的，在做网络规划时需要考虑网络是否需要用到STP协议，如若需要尽量采用标准的STP协议，如果不需要，将PVST关闭。
普通交换机会将目的MAC地址为01-00-0c-cc-cc-cd(CISCO保留地址)的多播包直接转发，如组网过程中可以确认不需要传递BPDU信息，可以在交换机上配置访问控制列表(ACL)进行过滤或在交换机上配置实现禁止对1-00-0c-cc-cc-cd的转发。
通过上面的讨论，也提醒了广大网络管理工作人员在实际工作中，我们应该重视设备间的兼容性问题。
参考文献：
[1]李延冰.IEEE三种生成树技术的分析与比较[J].计算机应用，2005(11).
[2]刘向东.IEEE 802. 1Q VLAN原理实验的设计与实现[J].实验室研究与探索，2011(4).
[3]王霞俊.Cisco ISL 和IEEE 802. 1Q 协议的分析、比较及应用Analysis、Comparison and Application of Cisco ISL & IEEE 802. 1Q[J].电脑开发与应用，2011(9).
【PVST技术导致的网络故障分析】相关文章：