MSTP实验

单点故障---冗余---环路---STP----RSTP-----MSTP

MSTP 产生的背景

因为RSTP在局域网内所有VLAN 共享一棵生成树，如果链路被堵塞，将无法承载任何流量，所以为了实现流量负载均衡，MSTP诞生了。

生成树不是基于VLAN运行的，而是基于Instance运行的

MSTP网络层次：

MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是一种网络协议，用于在交换网络中防止环路并优化数据流。它将一个交换网络划分成多个域，每个域内可以形成多棵生成树，这些生成树之间彼此独立。

MST区域（MST Region）：也称为MST域，是指由一个或多个交换机组成的区域，在这个区域内运行MSTP协议。每个MST区域都有一个唯一的区域ID来标识。

通过将网络划分为多个MST区域，MSTP可以在不同的区域之间实现负载均衡和冗余备份，从而提高网络的性能和可靠性。

同一个MST域的设备具有下列特点：

都启动了MSTP（多生成树协议）。

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。

这些特点确保了在同一个MST域内的所有设备能够协同工作，共同维护和管理生成树实例，以实现网络的高可用性和稳定性。

MSTI

MSTI (Multiple Spanning Tree Instance, 多生成树实例）：

MSTI是指多生成树协议中的一个实例，它用于在网络设备之间建立和维护生成树拓扑结构。每个MSTI对应一个或多个VLAN，负责管理这些VLAN中的生成树计算和路径选择

• 如图所示的MST Region 4的VLAN映射有：
• VLAN1映射到MST11
• VLAN2映射到MST12
• 其余VLAN映射到MST13

通过设置VLAN映射表（即VLAN和MSTI的对应关系表），把VLAN和MSTI联系起来。 □□ 每个VLAN只能对应一个MSTI，即同一VLAN的数据只能在一个MSTI中传输，而一个MSTI可能对应多个VLAN。

CST

CST（Common Spanning Tree，公共生成树） 。是连接交换网络内所有MST域的一棵生成树。 如果把每个MST域看作是一个节点，CST就是这些节点通过生成树协议计算生成的一棵生成树。

IST

IST（Internal Spanning Tree，内部生成树） 。是各MST域内的一棵生成树。 IST是一个特殊的MSTI，MSTI的Instance ID0

CIST

CIST（Common and Internal Spanning Tree，公共和内部分网树）。CIST是通过生成树协议计算生成的，连接一个交换网络内所有交换设备的单生成树。所有MST域的IST加上CST就构成一棵完整的生成树，即CIST。

SST

SST（Single Spanning Tree，单生成树）

单个交换设备：当运行生成树协议的交换设备只有一个时，这个设备本身就构成了一个单生成树。

唯一交换设备：在多生成树（Multiple Spanning Tree, MST）或类似环境中，如果某个区域内只有一个交换设备，那么这个设备也会构成一个单生成树

Master端口 :Master端口是MST域和总根相连的所有路径中最短路径上的端口，它是交换设备上连接MST域到总根的端口。 Master端口是域中的报文去往总根的必经之路。 Master端口是特殊域边缘端口，Master端口在CIST上的角色是Root Port，在其它各实例上的角色都是Master端口。

域边缘端口 :域边缘端口是指位于MST域的边缘并连接其它MST域或SST的端口。

边缘端口 如果指定端口位于整个域的边缘，不再与任何交换设备连接，这种端口叫做边缘端口。 边缘端口一般与用户终端设备直接连接。

实验拓扑图

实验目的：
1. 熟悉RSTP的应用场景
2. 掌握RSTP的配置方法
实验步骤：
1.创建VLAN
2.设置trunk

3. 配置MSTP//
stp region-configuration  //进入MST域视图
region-name hcip  //MSTP的域名为hcip
revision-level 1   //MST域的修订级别为1，默认为0
instance 1 vlan 10 30 50 70  //实例1关联vlan 10 30 50 70 
instance 2 vlan 20 40 60 80  //实验2关系vlan 20 40 60 80 
active region-configuration  //激活MST域的配置
4. 配置主根网桥和备用根网桥
5. 查看实例1的接口角色
6. 查看实例2的接口角色

实验拓扑代码

[Huawei]sysname LSW1
[LSW1]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80
[LSW1]port-group 1
[LSW1-port-group-1]group-member g0/0/1
[LSW1-port-group-1]group-member g0/0/7
[LSW1-port-group-1]group-member g0/0/6
[LSW1-port-group-1]group-member g0/0/4
[LSW1-port-group-1]port link-type trunk
[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk
[LSW1-GigabitEthernet0/0/7]port link-type trunk
[LSW1-GigabitEthernet0/0/6]port link-type trunk
[LSW1-GigabitEthernet0/0/4]port link-type trunk
[LSW1-port-group-1]port trunk allow-pass vlan all
[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[LSW1-GigabitEthernet0/0/7]port trunk allow-pass vlan all
[LSW1-GigabitEthernet0/0/6]port trunk allow-pass vlan all
[LSW1-GigabitEthernet0/0/4]port trunk allow-pass vlan all
[LSW1-port-group-1]q

[LSW1]stp enable
[LSW1]stp mode mstp
[LSW1]stp region-configuration
[LSW1-mst-region]region-name hcip
[LSW1-mst-region]revision-level 1
[LSW1-mst-region]instance 1 vlan 10 30 50 70
[LSW1-mst-region]instance 2 vlan 20 40 60 80
[LSW1-mst-region]active region-configuration
[LSW1-mst-region]q

[LSW1]stp instance 1 root primary
[LSW1]stp instance 2 root secondary[LSW1]display stp instance 1 briefMSTID  Port                        Role  STP State     Protection1    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/4        DESI  FORWARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/6        DESI  FORWARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/7        DESI  FORWARDING      NONE[LSW1]display stp instance 2 briefMSTID  Port                        Role  STP State     Protection2    GigabitEthernet0/0/1        ROOT  FORWARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/4        DESI  FORWARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/6        DESI  FORWARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/7        ALTE  DISCARDING      NONE

[LSW2]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80 ##批量创建了VLAN 10、20、30、40、50、60、70和80。
vlan batch命令用于一次性创建多个VLAN，简化了配置过程。
[LSW2]port-group 1  ##创建一个端口组1,端口组可以方便地对一组端口进行统一配置。
[LSW2-port-group-1]group-member g0/0/1
[LSW2-port-group-1]group-member g0/0/7
[LSW2-port-group-1]group-member g0/0/5
[LSW2-port-group-1]group-member g0/0/2
[LSW2-port-group-1]port link-type trunk ##设置端口为trunk模式,
Trunk模式允许通过多个VLAN的流量，通常用于连接交换机或路由器
[LSW2-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk
[LSW2-GigabitEthernet0/0/7]port link-type trunk
[LSW2-GigabitEthernet0/0/5]port link-type trunk
[LSW2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk
[LSW2-port-group-1]port trunk allow-pass vlan all  ##允许所有VLAN通过trunk端口
[LSW2-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[LSW2-GigabitEthernet0/0/7]port trunk allow-pass vlan all
[LSW2-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan all
[LSW2-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all

[LSW2]stp enable  ##启用STP
[LSW2]stp mode mstp ##设置STP模式为MSTP
[LSW2]stp region-configuration  ##进入MSTP区域配置模式
[LSW2-mst-region]region-name hcip ##设置MSTP区域的名称为“hcip”
[LSW2-mst-region]revision-level 1  ##设置MSTP修订级别为1
[LSW2-mst-region]instance 1 vlan 10 30 50 70  
##创建第一个MSTP实例，并将VLAN 10、30、50和70分配给这个实例。
[LSW2-mst-region]instance 2 vlan 20 40 60 80  
##创建第二个MSTP实例，并将VLAN 20、40、60和80分配给这个实例。
[LSW2-mst-region]active region-configuration  ##激活MSTP区域配置。

[LSW2]stp instance 1 root secondary 
#设置实例1的根桥为次级，在MSTP中，每个实例可以有一个主根桥（primary）和一个或多个次级根桥（secondary）。
次级根桥不会成为该实例的根桥，但会参与生成树计算，以确保网络的稳定性和冗余性。
[LSW2]stp instance 2 root primary  ##设置实例2的根桥为主，负责处理所有流量的转发决策[LSW2]display stp instance 1 brief ##显示交换机LSW2上MSTP实例1的简要信息MSTID  Port                        Role  STP State     Protection1    GigabitEthernet0/0/1        ROOT  FORWARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/2        DESI  FORWARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/5        DESI  FORWARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/7        ALTE  DISCARDING      NONE[LSW2]display stp instance 2 brief ##显示交换机LSW2上MSTP实例2的简要信息MSTID  Port                        Role  STP State     Protection2    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/2        DESI  FORWARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/5        DESI  FORWARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/7        DESI  FORWARDING      NONE

[LSW3]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80
[LSW3]port-group 1
[LSW3-port-group-1]group-member g0/0/4
[LSW3-port-group-1]group-member g0/0/3
[LSW3-port-group-1]group-member g0/0/5
[LSW3-port-group-1]port link-type trunk
[LSW3-GigabitEthernet0/0/4]port link-type trunk
[LSW3-GigabitEthernet0/0/3]port link-type trunk
[LSW3-GigabitEthernet0/0/5]port link-type trunk
[LSW3-port-group-1]port trunk allow-pass vlan all
[LSW3-GigabitEthernet0/0/4]port trunk allow-pass vlan all
[LSW3-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan all
[LSW3-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan all
[LSW3]stp enable
[LSW3]stp mode mstp
[LSW3]stp region-configuration
[LSW3-mst-region]region-name hcip
[LSW3-mst-region]revision-level 1
[LSW3-mst-region]instance 1 vlan 10 30 50 70
[LSW3-mst-region]instance 2 vlan 20 40 60 80
[LSW3-mst-region]active region-configuration
[LSW3-mst-region]q
[LSW3]interface g0/0/1
[LSW3-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable
[LSW3-GigabitEthernet0/0/1]q
[LSW3]display stp instance 1 briefMSTID  Port                        Role  STP State     Protection1    GigabitEthernet0/0/3        ALTE  DISCARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/4        ROOT  FORWARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/5        ALTE  DISCARDING      NONE
[LSW3]display stp instance 2 briefMSTID  Port                        Role  STP State     Protection2    GigabitEthernet0/0/3        ALTE  DISCARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/4        ALTE  DISCARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/5        ROOT  FORWARDING      NONE

[LSW4]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80
[LSW4]port-group 1
[LSW4-port-group-1]group-member g0/0/3
[LSW4-port-group-1]group-member g0/0/6
[LSW4-port-group-1]group-member g0/0/2
[LSW4-port-group-1]port link-type trunk
[LSW4-GigabitEthernet0/0/3]port link-type trunk
[LSW4-GigabitEthernet0/0/6]port link-type trunk
[LSW4-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk
[LSW4-port-group-1]port trunk allow-pass vlan all
[LSW4-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan all
[LSW4-GigabitEthernet0/0/6]port trunk allow-pass vlan all
[LSW4-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all
[LSW4]stp enable
[LSW4]stp mode mstp
[LSW4]stp region-configuration
[LSW4-mst-region]stp region-configuration
[LSW4-mst-region]region-name hcip
[LSW4-mst-region]revision-level 1
[LSW4-mst-region]instance 1 vlan 10 30 50 70
[LSW4-mst-region]instance 2 vlan 20 40 60 80
[LSW4-mst-region]active region-configuration
[LSW4-mst-region]q
[LSW4]int g0/0/1
[LSW4-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable  ##启用边缘端口（Edge Port）功能
[LSW4-GigabitEthernet0/0/1]q[LSW4]display stp instance 1 briefMSTID  Port                        Role  STP State     Protection1    GigabitEthernet0/0/2        ALTE  DISCARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/3        DESI  FORWARDING      NONE1    GigabitEthernet0/0/6        ROOT  FORWARDING      NONE[LSW4]display stp instance 2 briefMSTID  Port                        Role  STP State     Protection2    GigabitEthernet0/0/2        ROOT  FORWARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/3        DESI  FORWARDING      NONE2    GigabitEthernet0/0/6        ALTE  DISCARDING      NONE

实验总结

在MSTP网络中，一个或多个VLAN可以被映射到一个实例（Instance），然后基于该实例计算生成树。基于实例的生成树被称为MSTI（Multiple Spanning Tree Instances）。MSTP为每个实例维护独立的MSTI，映射到同一个实例的VLAN将共享同一棵生成树。

部署MSTP协议后，以太网可以实现以下功能：

形成多棵无环路的树：通过构建多棵独立的生成树，解决了广播风暴问题，并实现了网络的冗余备份。这样即使某一条路径出现故障，流量也可以通过其他路径进行转发，提高了网络的可靠性。

实现VLAN间的负载均衡：不同的VLAN流量可以按照不同的路径转发，从而实现了负载均衡。这意味着网络可以根据实际需求动态调整流量路径，优化资源利用，避免某些链路过载而其他链路闲置的情况。

总之，MSTP协议通过将多个VLAN映射到一个实例并计算生成树，不仅解决了广播风暴问题，还实现了网络的冗余备份和负载均衡，提高了网络的性能和稳定性。这对于大型网络环境尤为重要，因为它能够更有效地管理和分配网络资源，确保各部分网络都能高效运行。