Tweet
STP Cost Calculation: Quy Tắc Định Tuyến Đường Đi Ngắn Nhất Về Root Bridge
[CCNP -ENCOR] STP Cost Calculation: Quy Tắc Định Tuyến Đường Đi Ngắn Nhất Về Root Bridge
Trong hệ thống mạng Lớp 2, sau khi các Switch đã bầu chọn xong vị trí "vua" – Root Bridge, nhiệm vụ tiếp theo của tất cả các Switch còn lại (Non-Root Bridge) là phải tìm ra con đường ngắn nhất để đi về Root Bridge. Cổng nào nằm trên con đường tối ưu đó sẽ được phong làm Root Port (Cổng gốc) và luôn ở trạng thái mở (Forwarding).
Nhưng làm thế nào để Switch biết đường nào là "ngắn nhất" khi hạ tầng mạng của chúng ta là một sự pha trộn hỗn hợp giữa nhiều công nghệ cáp từ Ethernet (10 Mbps), FastEthernet (100 Mbps) cho đến Gigabit (1 Gbps) hay Ten-Gigabit (10 Gbps)? Câu trả lời nằm ở chỉ số STP Cost (Chi phí đường truyền). 1. Chỉ số STP Cost được tính toán như thế nào?
Một quy tắc bất biến trong mạng là: Băng thông càng lớn thì Chi phí (Cost) càng rẻ! Hệ thống luôn ưu tiên chọn những con đường có tổng chi phí thấp nhất để truyền dữ liệu.
Theo tiêu chuẩn của IEEE, mỗi loại tốc độ cổng sẽ được gán cho một giá trị Cost mặc định (Theo thang đo chi phí ngắn hạn - Short-range):
Khi một Switch có nhiều đường link để đi về Root Bridge, nó sẽ áp dụng bộ quy tắc kiểm tra theo thứ tự từ trên xuống dưới để chọn ra một Root Port duy nhất. Nếu bước trước đó chưa tìm ra câu trả lời (bị hòa nhau), Switch mới tự động chuyển sang bước tiếp theo: Bước 1: Chọn đường có tổng Root Path Cost thấp nhất
Switch sẽ cộng toàn bộ chi phí trên dọc đường đi về Root. Con đường nào có tổng số điểm Cost thấp nhất sẽ thắng cuộc.
Nếu một Switch kết nối đến 2 Switch láng giềng khác nhau nhưng cả 2 hướng đều có tổng Root Path Cost bằng nhau, nó sẽ xem xét đến độ ưu tiên của láng giềng. Switch láng giềng nào có Bridge ID thấp hơn (Priority thấp hơn hoặc MAC nhỏ hơn) thì cổng nối với Switch đó sẽ được chọn. Bước 3: Chọn Neighbor Port Priority thấp nhất
Trường hợp này xảy ra khi có 2 đường link song song nối trực tiếp giữa cùng một cặp Switch. Vì chung một Switch láng giềng nên cả Cost lẫn Bridge ID láng giềng đều bằng nhau. Lúc này, Switch nhận sẽ nhìn vào thông tin cổng của Switch đối diện gửi sang. Cổng nào phía đối diện có Port Priority thấp hơn (Mặc định là 128) thì cổng bên này sẽ thắng. Bước 4: Chọn Neighbor Port ID thấp nhất
Nếu ngay cả Port Priority phía đối diện cũng bằng nhau (đều để mặc định là 128), Switch sẽ dùng đến lá bài cuối cùng: So sánh số hiệu cổng vật lý của thiết bị láng giềng gửi sang. Cổng nào có Port ID nhỏ hơn (Ví dụ: Fa0/1 nhỏ hơn Fa0/2) thì cổng kết nối với nó sẽ trở thành Root Port. Cổng còn lại sẽ bị ép vào trạng thái khóa (Blocking) để chống Loop. 3. Câu lệnh can thiệp và Thay đổi cấu hình Cost trên Cisco IOS
Trong thực tế quản trị, đôi khi kỹ sư mạng muốn chủ động điều hướng luồng dữ liệu đi theo ý mình (Ví dụ: ép dữ liệu đi qua đường link dự phòng có tính năng bảo mật tốt hơn), chúng ta có thể can thiệp bằng cách thay đổi giá trị Cost thủ công trên cổng. Câu lệnh thay đổi Cost của một cổng cụ thể:
Truy cập vào giao diện cổng (Ví dụ: cổng FastEthernet 0/1):
Plaintext
SW2(config)# interface fastEthernet 0/1
SW2(config-if)# spanning-tree vlan 1 cost 10
(Sau câu lệnh này, chi phí của cổng Fa0/1 sẽ giảm từ 19 xuống còn 10, tăng cơ hội được chọn làm Root Port). Câu lệnh xác thực bảng chi phí:
Để kiểm tra xem cổng đang chạy với giá trị Cost bao nhiêu và tổng Root Path Cost về đến Root Bridge là bao nhiêu, bạn dùng lệnh:
Plaintext
SW2# show spanning-tree interface fastEthernet 0/1 detail
Hệ thống sẽ kết xuất thông tin chi tiết:
Plaintext
Port 1 (FastEthernet0/1) of VLAN0001 is root forwarding
Port path cost 10, Port priority 128, Port Identifier 128.1.
Designated root has priority 32769, address 000f.34ca.1000
Designated bridge has priority 32769, address 000f.34ca.1000
Designated port id 128.1, designated path cost 0
(Dòng Port path cost 10 chứng minh giá trị cấu hình thủ công của bạn đã được áp dụng thành công).
🎓 LÀM CHỦ KỸ NĂNG QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU HẠ TẦNG LỚP 2 TẠI VNPRO
Hiểu rõ cách tính toán toán học đằng sau bộ quy tắc STP Cost và quy trình 4 bước bầu chọn Root Port là nền tảng cực kỳ quan trọng giúp kỹ sư mạng thiết kế, phân chia tải (Load Balancing) và xử lý sự cố nghẽn mạch trên hạ tầng chuyển mạch Campus. Toàn bộ các bài tập tình huống cấu hình tối ưu chi phí cây Spanning-Tree đều được giả lập trực quan trên hệ thống phòng Lab thiết bị thật Cisco chính hãng tại VnPro trong các khóa học CCNA và CCNP Enterprise.
Trong hệ thống mạng Lớp 2, sau khi các Switch đã bầu chọn xong vị trí "vua" – Root Bridge, nhiệm vụ tiếp theo của tất cả các Switch còn lại (Non-Root Bridge) là phải tìm ra con đường ngắn nhất để đi về Root Bridge. Cổng nào nằm trên con đường tối ưu đó sẽ được phong làm Root Port (Cổng gốc) và luôn ở trạng thái mở (Forwarding).
Nhưng làm thế nào để Switch biết đường nào là "ngắn nhất" khi hạ tầng mạng của chúng ta là một sự pha trộn hỗn hợp giữa nhiều công nghệ cáp từ Ethernet (10 Mbps), FastEthernet (100 Mbps) cho đến Gigabit (1 Gbps) hay Ten-Gigabit (10 Gbps)? Câu trả lời nằm ở chỉ số STP Cost (Chi phí đường truyền). 1. Chỉ số STP Cost được tính toán như thế nào?
Một quy tắc bất biến trong mạng là: Băng thông càng lớn thì Chi phí (Cost) càng rẻ! Hệ thống luôn ưu tiên chọn những con đường có tổng chi phí thấp nhất để truyền dữ liệu.
Theo tiêu chuẩn của IEEE, mỗi loại tốc độ cổng sẽ được gán cho một giá trị Cost mặc định (Theo thang đo chi phí ngắn hạn - Short-range):
- Cổng cổ điển Ethernet (10 Mbps): Cost = 100
- Cổng tiêu chuẩn FastEthernet (100 Mbps): Cost = 19
- Cổng tốc độ cao Gigabit Ethernet (1 Gbps): Cost = 4
- Cổng lõi Ten-Gigabit Ethernet (10 Gbps): Cost = 2
Lưu ý cốt lõi: Chi phí STP được tính lũy kế khi gói tin đi VÀO (Inbound) cổng của Switch, chứ không tính khi gói tin đi ra. Tổng chi phí từ một Switch về đến Root Bridge được gọi là Root Path Cost.
2. Quy trình 4 bước "Phá vỡ thế bế tắc" để bầu chọn Root PortKhi một Switch có nhiều đường link để đi về Root Bridge, nó sẽ áp dụng bộ quy tắc kiểm tra theo thứ tự từ trên xuống dưới để chọn ra một Root Port duy nhất. Nếu bước trước đó chưa tìm ra câu trả lời (bị hòa nhau), Switch mới tự động chuyển sang bước tiếp theo: Bước 1: Chọn đường có tổng Root Path Cost thấp nhất
Switch sẽ cộng toàn bộ chi phí trên dọc đường đi về Root. Con đường nào có tổng số điểm Cost thấp nhất sẽ thắng cuộc.
- Ví dụ: Nếu đi trực tiếp qua đường 100 Mbps (Cost 19) nhưng đi vòng qua 2 đường 1 Gbps (Cost 4 + 4 = 8), Switch sẽ chọn đi vòng qua đường 1 Gbps vì tổng chi phí 8 rẻ hơn rất nhiều so với 19!
Nếu một Switch kết nối đến 2 Switch láng giềng khác nhau nhưng cả 2 hướng đều có tổng Root Path Cost bằng nhau, nó sẽ xem xét đến độ ưu tiên của láng giềng. Switch láng giềng nào có Bridge ID thấp hơn (Priority thấp hơn hoặc MAC nhỏ hơn) thì cổng nối với Switch đó sẽ được chọn. Bước 3: Chọn Neighbor Port Priority thấp nhất
Trường hợp này xảy ra khi có 2 đường link song song nối trực tiếp giữa cùng một cặp Switch. Vì chung một Switch láng giềng nên cả Cost lẫn Bridge ID láng giềng đều bằng nhau. Lúc này, Switch nhận sẽ nhìn vào thông tin cổng của Switch đối diện gửi sang. Cổng nào phía đối diện có Port Priority thấp hơn (Mặc định là 128) thì cổng bên này sẽ thắng. Bước 4: Chọn Neighbor Port ID thấp nhất
Nếu ngay cả Port Priority phía đối diện cũng bằng nhau (đều để mặc định là 128), Switch sẽ dùng đến lá bài cuối cùng: So sánh số hiệu cổng vật lý của thiết bị láng giềng gửi sang. Cổng nào có Port ID nhỏ hơn (Ví dụ: Fa0/1 nhỏ hơn Fa0/2) thì cổng kết nối với nó sẽ trở thành Root Port. Cổng còn lại sẽ bị ép vào trạng thái khóa (Blocking) để chống Loop. 3. Câu lệnh can thiệp và Thay đổi cấu hình Cost trên Cisco IOS
Trong thực tế quản trị, đôi khi kỹ sư mạng muốn chủ động điều hướng luồng dữ liệu đi theo ý mình (Ví dụ: ép dữ liệu đi qua đường link dự phòng có tính năng bảo mật tốt hơn), chúng ta có thể can thiệp bằng cách thay đổi giá trị Cost thủ công trên cổng. Câu lệnh thay đổi Cost của một cổng cụ thể:
Truy cập vào giao diện cổng (Ví dụ: cổng FastEthernet 0/1):
Plaintext
SW2(config)# interface fastEthernet 0/1
SW2(config-if)# spanning-tree vlan 1 cost 10
(Sau câu lệnh này, chi phí của cổng Fa0/1 sẽ giảm từ 19 xuống còn 10, tăng cơ hội được chọn làm Root Port). Câu lệnh xác thực bảng chi phí:
Để kiểm tra xem cổng đang chạy với giá trị Cost bao nhiêu và tổng Root Path Cost về đến Root Bridge là bao nhiêu, bạn dùng lệnh:
Plaintext
SW2# show spanning-tree interface fastEthernet 0/1 detail
Hệ thống sẽ kết xuất thông tin chi tiết:
Plaintext
Port 1 (FastEthernet0/1) of VLAN0001 is root forwarding
Port path cost 10, Port priority 128, Port Identifier 128.1.
Designated root has priority 32769, address 000f.34ca.1000
Designated bridge has priority 32769, address 000f.34ca.1000
Designated port id 128.1, designated path cost 0
(Dòng Port path cost 10 chứng minh giá trị cấu hình thủ công của bạn đã được áp dụng thành công).
🎓 LÀM CHỦ KỸ NĂNG QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU HẠ TẦNG LỚP 2 TẠI VNPRO
Hiểu rõ cách tính toán toán học đằng sau bộ quy tắc STP Cost và quy trình 4 bước bầu chọn Root Port là nền tảng cực kỳ quan trọng giúp kỹ sư mạng thiết kế, phân chia tải (Load Balancing) và xử lý sự cố nghẽn mạch trên hạ tầng chuyển mạch Campus. Toàn bộ các bài tập tình huống cấu hình tối ưu chi phí cây Spanning-Tree đều được giả lập trực quan trên hệ thống phòng Lab thiết bị thật Cisco chính hãng tại VnPro trong các khóa học CCNA và CCNP Enterprise.
- 📲 Hotline/Zalo hỗ trợ tư vấn: 093 3427 079
- 🌐Website: vnpro.vn
Attached Files