2.2 MSTP技术及实践在线视频

2.2 MSTP技术及实践

1 STP技术发展概述

1） 第一代生成树协议STP和RSTP

（1）STP(Spanning Tree Protocol)

以太网络发展初期，采用透明网桥不断能阻断冲突域，还能把发向它的数据帧的源MAC地址和端口记录下来,形成MAC地址表，转发数据是可以根据MAC地址表快速的把数据转发出去，可以加快处理帧的速度。透明网桥也有它的不足之处，就是透明网桥并不知道数据帧可以经过多少次转发，一旦网络存在环路就会造成数据帧在环路内不断循环和增生甚至造成广播风暴，导致网络不可用。广播风暴是二层网络灾难性的故障。在这种环境下产生的生成树协议很好地解决了这一问题，生成树协议STP可以达到生成一个逻辑上无环路拓扑的网络。

（2）RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)

由于生成树的计算时间相对来说比较长，对一些实时性要求比较高的业务，可能导致严重的性能问题。为了克服这些问题，出现了快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP），即802.1w，它与802.1d是可以共用的，是802.1d的扩展版本。

（3）STP和RSTP的缺点

快速生成树协议和生成树协议一样同属于单生成树（Single Spanning Tree，SST），它有以下几个缺点。

² 整个交换网络只有一棵生成树，网络规模较大时会导致较长的收敛时间。

² 网络结构不对称时，单生成树影响网络的连通性。

² 链路被阻塞后不承载任何流量，造成了带宽的极大浪费。

2）. 第二代生成树协议PVST和PVST+

（1）PVST和PVST+

STP和RSTP的缺点是单生成树无法克服的，于是支持VLAN的生成树协议出现了。每个VLAN都生成一棵生成树是一种比较直接而且最简单的解决方法，它能够保证每一个VLAN都不存在环路，这就是思科推出PVST(每VLAN生成树），但PVST不兼容STP/RSTP。后来Cisco又推出了能兼容STP/RSTP的每VLAN生成树+（PVST+）。

（2）PVST和PVST+的缺点

PVST和PVST+ 协议的优点是实现了VLAN认知能力和负载均衡能力。但是新技术也带来了新问题，PVST/PVST+ 协议有以下缺点。

² 每个VLAN都需要生成一棵生成树，PVST的网桥协议数据单元通信量将和干道（Trunk）中的需要中继的VLAN个数成正比。

² PVST/PVST+是cisco私有协议，不能像生成树协议和快速生成树协议一样得到广泛的支持。

3）. 第三代生成树MISTP和MSTP

PVST/PVST+的上述缺点并不会很致命，但是干道（Trunk）端口需要传递大量VLAN网桥协议数据单元，是存在一定问题的。所以Cisco又推出了新的生成树协议，多实例生成树协议（Multi-Instance Spanning Tree Protocol，MISTP）。

简单的说，STP/RSTP是基于端口的，PVST/PVST＋是基于VLAN的，而MISTP就是基于实例的。所谓实例就是多个VLAN的一个集合，通过多个VLAN捆绑到一个实例中去的方法可以节省通信开销和资源占用率。

但是，MISTP不能兼容STP/RSTP协议，甚至不能向下兼容PVST/PVST＋协议,于是，多生成树协议(MSTP)协议产生了。多生成树协议（Multiple Spanning Tree Protocol，MSTP）是美国电气电子工程师学会在IEEE802.1s中定义的一种新型多实例生成树协议。

MSTP相对于之前的种种生成树协议而言，优势非常明显。MSTP具有VLAN认知能力，可以实现负载均衡，可以实现类似RSTP的端口状态快速切换，可以捆绑多个VLAN到一个实例中以降低资源占用率。最难能可贵的是MSTP可以很好地向下兼容STP/RSTP协议。

因此，MSTP协议成为生成树发展的一致方向。

2 MSTP基本概念

如图所示，MSTP网络中包含1个或多个MST域（MST Region），每个MST Region中包含一个或多个MSTI。组成MSTI的是运行STP/RSTP/MSTP的交换设备，MSTI是所有运行STP/RSTP/MSTP的交换设备经MSTP协议计算后形成的树状网络。

图 MSTP网络

（1）MST域（MST Region）

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。

（2）MSTI生成树：每个MST域中包含一个或多个MSTI（Multiple Spanning Tree Instance），每个Instance（实例）中包含一个或多个MSTI生成树。

（3）IST（Internal Spanning Tree）：是MST区域内的一个生成树，IST实例使用编号0，IST是整个MST区域从外部看就像一个虚拟的网桥（一个RSTP设备）。

（4）CST（Common Spanning Tree）：是连接交换机网络内部多个MST区域的生成树。每个MST区域对于CST来说相当于一个虚拟的网桥（一个RSTP设备。）

（5）CIST（Common and Internal Spanning Tree）：IST和CST共同构成的整个个网络的生成树CIST。它相当于每个MST区域中的IST、CST和RSTP生成树的集合。STP、RSTP和MSTP为CIST选举出CIST根（CIST Root），CIST根为总根。

如下图图所示，计算机网络包含四个MST区域，A0、B0、C0和D0，各区域内部包含多个MSTI生成树和一个IST。把各区域看成一个虚拟网桥，区域之间构成一个CST。CST和RSTP设备构成一个CIST树。如果不包含RSTP设备，则CST就是CIST。

CIST----CST-----MSTI和IST

图 多MST区域示例

3 MSTP配置

华为设备支持的STP模式有三种，分别是STP、RSTP和MSTP，默认开启的是MSTP模式。前面基础部分我们学习了STP和RSTP。这里我们主要讲述MSTP的配置方法。

MSTP的具体配置如下：

（1）创建MSTP的工作模式

（2）配置MST域并激活

4、MSTP实践

（1） 实验名称

MSTP配置实践

（2） 实验目的

(1) 学习了解生产树的发展历程；

(2) 学习MSTP知识，掌握MSTP配置方法；

（3） 实验拓扑

 MSTP配置实践拓扑

（4） 实验内容

局域网采用两层结构，核心层采用双核心三层交换机，接入层采用二层交换机，接入层通过两条链路分别与核心交换机连接，有4个vlan分别是vlan10、vlan20、vlan30、vlan40。VLAN10采用192.168.10.0/24开头的网络地址为用户分配IP地址，vlan20采用192.168.20.0/24开头的网络地址，vlan30采用192.168.30.0/24开头的网络地址，vlan40采用192.168.40.0/24开头的网络地址.

1）VLAN10和VLAN20共享一个SPANNING-TREE，使用LSW1作为主树根，使用LSW2作为备份树根。

2）VLAN30和VLAN40共享一个SPANNING-TREE，使用LSW2作为主树根，使用LSW1作为备份树根。

（5） 实验步骤

1）初始配置

在LSW1\LSW2\LSW3\LSW4中建立VLAN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40，将交换机与交换机之间的链路设施为trunk链路，将PC1、PC2、PC3、PC4所在接口分别划入VLAN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40。

在LSW1中配置VLANIF10、VLANIF20、VLANIF30、VLANIF40的IP地址，VLANIF10的IP地址192.168.10.1/24，VLANIF20的IP地址192.168.20.1/24，VLANIF30的IP地址192.168.30.1/24，VLANIF40的IP地址192.168.40.1/24。

在LSW2中配置VLANIF10、VLANIF20、VLANIF30、VLANIF40的IP地址，VLANIF10的IP地192.168.10.254/24，VLANIF20的IP地址192.168.20.254/24，VLANIF30的IP地址192.168.30.254/24，VLANIF40的IP地址192.168.40.254/24。

设置PC1的IP地址192.168.10.101/24，网关地址192.168.10.1；PC2的IP地址192.168.20.2/24，网关地址192.168.20.1；PC3的IP地192.168.30.3/24，网关地址192.168.30.254；PC4的IP地址192.168.40.4/24，网关地址192.168.40.254。

2）MSTP配置

要求：VLAN10和VLAN20共享一个SPANNING-TREE，使用LSW1作为主树根，使用LSW2作为备份树根；VLAN30和VLAN40共享一个SPANNING-TREE，使用LSW2作为主树根，使用LSW1作为备份树根。

² lsw1，lsw2，lsw3，lsw4配置相同

Stp mode mstp

Stp region-configuration

   Region-name engineer

   Revision-leve1 1

   Instance 1 vlan 10 20

   Instance 2 vlan 30 40

   Active region-configuration

² Lsw1配置

   Stp instance 1 root primary

   Stp instance 2 root secondary

² Lsw2配置

   Stp instance 1 root secondary

   Stp instance 2 root primary

（6） 配置检测

通过以上配置，将形成无环路的网络拓扑，可以利用以下名称检测配置结果。

² disp STP             ###查看通用内部生成树CIST的信息

² Disp stp instance 1    ###查看实例1中生成树信息

² Disp stp instance 2    ###查看示例2中生成树信息

² Disp stp brief         ###查看生成树接口状态

通过以上配置，LSW1成为实例1的根桥，LSW2成为示例2的根桥。同时，LSW2是通用内部生成树CIST的根桥（可以通过命令stp root primary修改此根桥）。