华为路由与交换 MSTP原理与配置 学习笔记

本次博客主要介绍MSTP原理与配置。

MSTP 多生成树协议，可以通过这个协议生成多个树，而不是单一的一颗树了。

RSTP在STP基础上进行了改进，实现了网络拓扑快速收敛。但由于局域网内所有的VLAN共享一棵生成树，因此被阻塞后链路将不承载任何流量，无法在VLAN间实现数据流量的负载均衡，从而造成带宽浪费。为了弥补STP和RSTP的缺陷，IEEE于2002年发布的802.1s标准定义了MSTP。MSTP兼容STP和RSTP，既可以快速收敛，又提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

 

单生成树的弊端 - 部分VLAN路径不通

 如下图所示，网络中有SWA、SWB、SWC三台交换机。配置VLAN2通过两条上行链路，配置VLAN3只通过一条上行链路。为了解决VLAN2的环路问题，需要运行生成树。在运行单个生成树的情况下，假设SWC与SWB相连的端口成为预备端口（Discarding状态），那么VLAN3的路径就会被断开，无法上行到SWB。

 

单生成树的弊端 - 无法实现流量分担 

如下图所示，为了实现流量分担，需要配置两条上行链路为Trunk链路，允许通过所有VLAN；SWA和SWB之间的链路也配置为Trunk链路，允许通过所有VLAN。将VLAN2的三层接口配置在SWA上，将VLAN3的三层接口配置在SWB上。

我们希望VLAN2和VLAN3分别使用不同的链路上行到相应的三层接口，但是如果连接到SWB的端口成为预备端口（Alternate Port）并处于Discarding状态，则VLAN2和VLAN3的数据都只能通过一条上行链路上行到SWA，这样就不能实现流量分担。

 单生成树的弊端 - 次优二层路径

如下图所示， SWC 与 SWA 和 SWB 相连的链路配置为 Trunk 链路，允许通过所有 VLAN ； SWA 与 SWB 之间的链路也配置为 Trunk 链路，允许通过所有 VLAN 。

运行单个生成树之后，环路被断开， VLAN2 和 VLAN3 都直接上行到 SWA 。

在 SWA 上配置 VLAN2 的三层接口，在 SWB 上配置 VLAN3 的三层接口，那么， VLAN3 到达三层接口的路径就是次优的。

 

在之前的内容里，我们了解到，为了解决交换网络中环路的问题，有了STP协议，后来为了解决STP收敛太慢的问题，有了RSTP（快速生成树协议），对于STP和RSTP来说，都是把交换网络中的设备组建成了一颗单生成树，通过以上的内容我们发现， 单生成树有时候会造成部分vlan路径不通、无法实现流量分担以及次优路径等问题，那么MSTP慢慢就开始进入了工程师的视野。

多生成树实例解决单生成树弊端

lMST域内可以生成多棵生成树，每棵生成树都称为一个MSTI （多生成树实例）。MSTI之间彼此独立，且每个MSTI的计算过程基本与RSTP的计算过程相同。

如下图所示，图中红色的部分是多生成树实例1的部分，对于这个实例1来说，是包含vlan2的，对于vlan3和vlan4是包含在实例2里面的，对于实例1和实例2来说在逻辑上阻塞掉的端口是不一样的。

 

多生成树协议即 MSTP （ Multiple Spanning Tree Protocol ）。

MST 域是多生成树域（ Multiple Spanning Tree Region ），由交换网络中的多台交换设备以及它们之间的网段所构成。同一个 MST 域的设备具有下列特点：

都启动了 MSTP 。

具有相同的域名。

具有相同的 VLAN 到生成树实例映射配置。

具有相同的 MSTP 修订级别配置。

 

一个 MST 域内可以生成多棵生成树，每棵生成树都称为一个 MSTI ，每个 MSTI 都使用单独的 RSTP 算法，计算单独的生成树。

每个 MSTI （ MST Instance ）都有一个标识（ MSTID ）， MSTID 是一个两字节的整数。 VRP 平台支持 16 个 MST Instance ， MSTID 取值范围是 0 ～ 15 ，默认所有 VLAN 映射到 MST Instance 0 。

VLAN 映射表是 MST 域的属性，它描述了 VLAN 和 MSTI 之间的映射关系， MSTI 可以与一个或多个 VLAN 对应，但一个 VLAN 只能与一个 MSTI 对应。

MSTP 兼容 STP 和 RSTP ，既可以快速收敛，又提供了数据转发的各个冗余路径，在数据转发过程中实现 VLAN 数据的负载均衡。

 

MSTP配置实现  

为实现分别属于不同VLAN的PC访问Internet的流量能够进行负载均衡，可采用MSTP来实现，VLAN1~10为一组，VLAN11~20为另一组。

如下图所示：

配置思路：

配置 MST 域并创建多实例，实现流量的负载分担。

在 MST 域内，配置各实例的根桥与备份根桥。

修改各实例中某端口的路径开销值，实现将该端口阻塞。

与终端设备相连的端口配置成为边缘端口，加快收敛。

数据准备：

域名为 RG1 。

实例为 MSTI1 和 MSTI2 。

实例 MSTI1 的根桥为 SWA ，备份根桥为 SWB ；实例 MSTI2 的根桥为 SWB ，备份根桥为 SWA 。

实例 MSTI1 和实例 MSTI2 的阻塞口的路径开销值修改为 200000 。

VLAN 号是 1 ～ 20 。

PC1所属VLAN为10，PC2所属VLAN为20。

查看SWC上的配置

dis cu
#
sysname SWC
#
vlan batch 2 to 20
#
stp region-configuration    进入MST域视图
 region-name RG1   配置MST域的域名
 instance 1 vlan 1 to 10   配置多生成树实例和VLAN的映射关系
 instance 2 vlan 11 to 20
 active region-configuration  激活MST域的配置，使域名、VLAN映射表和MSTP修订级别生效。如果不执行本操作，以上配置的域名、VLAN映射表和MSTP修订级别无法生效。
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
 stp instance 2 cost 200000
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 10
 stp edged-port enable
#

查看SWD上的配置

dis cu
#
sysname SWD
#
vlan batch 2 to 20
#
stp region-configuration
 region-name RG1
 instance 1 vlan 1 to 10
 instance 2 vlan 11 to 20
 active region-configuration
#
interface MEth0/0/1
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
 stp instance 1 cost 200000  修改开销为200000
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 20
 stp edged-port enable
#
 

查看SWA上的配置

dis cu
#
sysname SWA
#
vlan batch 2 to 20
#
stp instance 1 root primary  在实例1里面，SWA是根桥
stp instance 2 root secondary
#
stp region-configuration
 region-name RG1
 instance 1 vlan 1 to 10
 instance 2 vlan 11 to 20
 active region-configuration
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
 

 查看SWB上的配置：

dis cu
#
sysname SWB
#
vlan batch 2 to 20
#
stp instance 1 root secondary
stp instance 2 root primary   实例2里面，SWB为根桥
#  
stp region-configuration
 region-name RG1
 instance 1 vlan 1 to 10
 instance 2 vlan 11 to 20
 active region-configuration
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
 

配置完成之后，查看SWA，SWB,SWC以及SWD的接口状态，如下图所示：