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  • 网络拓扑实例02：MSTP功能

    组网图形

    MSTP简介

    • 以太网交换网络中为了进行链路备份，提高网络可靠性，通常会使用冗余链路。但是使用冗余链路会在交换网络上产生环路，引发广播风暴以及MAC地址表不稳定等故障现象，从而导致用户通信质量较差，甚至通信中断。为解决交换网络中的环路问题，提出了生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）。STP（Spanning Tree Protocol）是用来解决网络中环路问题的协议。运行该协议的设备通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并对某些端口进行阻塞以消除环路。
    • 与众多协议的发展过程一样，生成树协议也是随着网络的发展而不断更新的，从最初的IEEE 802.1D中定义的STP到IEEE 802.1W中定义的快速生成树协议RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol），再到最新的IEEE 802.1S中定义的多生成树协议MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）。
    • 生成树协议中，MSTP兼容RSTP、STP，RSTP兼容STP。三种生成树协议的比较如表1所示。
    表1 三种生成树协议的比较

    生成树协议

    特点

    应用场景

    STP

    • 形成一棵无环路的树，解决广播风暴并实现冗余备份。

    • 收敛速度较慢。

    无需区分用户或业务流量，所有VLAN共享一棵生成树。

    RSTP(详情见实例)
    • 形成一棵无环路的树，解决广播风暴并实现冗余备份。
    • 收敛速度快。

    MSTP
    • 形成多棵无环路的树，解决广播风暴并实现冗余备份。
    • 收敛速度快。
    • 多棵生成树在VLAN间实现负载均衡，不同VLAN的流量按照不同的路径转发。

    需要区分用户或业务流量，并实现负载分担。不同的VLAN通过不同的生成树转发流量，每棵生成树之间相互独立。

    组网需求

    • 在一个复杂的网络中，由于冗余备份的需要，网络规划者一般都倾向于在设备之间部署多条物理链路，其中一条作为主用链路，其他作为备份链路。这样就难免会形成环路，若网络中存在环路，可能会引起广播风暴和MAC表项被破坏。为此，可以在网络中部署MSTP协议预防环路。MSTP可阻塞二层网络中的冗余链路，将网络修剪成树状，达到消除环路的目的。
    • 如图1所示，SwitchA、SwitchB、SwitchC和SwitchD都运行MSTP。为实现VLAN2～VLAN10和VLAN11～VLAN20的流量负载分担，MSTP引入了多实例。MSTP可设置VLAN映射表，把VLAN和生成树实例相关联。

    配置思路

    • 在处于环形网络中的交换设备上配置MSTP基本功能。
    • 配置保护功能，实现对设备或链路的保护。例如：在各实例的根桥设备指定端口配置根保护功能。
    • 配置设备的二层转发功能。
    说明： 
    
设备配置根保护功能后，如果根桥和备份根桥之间的链路down了，则配置根保护的端口状态会因为根保护功能生效直接变成discarding状态。

为了提高可靠性，建议根桥和备份根桥之间的链路绑定Eth    -Trunk。

    操作步骤

    • 配置MSTP基本功能

    　　a.配置SwitchA、SwitchB、SwitchC和SwitchD到域名为RG1的域内，创建实例MSTI1和实例MSTI2

    　　# 配置实例1的根桥SwitchA的MST域。

    1 <HUAWEI> system-view
2 [HUAWEI] sysname SwitchA
3 [SwitchA] stp region-configuration
4 [SwitchA-mst-region] region-name RG1 //配置域名为RG1。
5 [SwitchA-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10 //将VLAN 2至VLAN 10映射到实例1上。
6 [SwitchA-mst-region] instance 2 vlan 11 to 20 //将VLAN 11至VLAN 20映射到实例2上。
7 [SwitchA-mst-region] active region-configuration //激活MST域的配置。
8 [SwitchA-mst-region] quit

    　　# 配置实例2的根桥SwitchB的MST域。

    1 <HUAWEI> system-view
2 [HUAWEI] sysname SwitchB
3 [SwitchB] stp region-configuration
4 [SwitchB-mst-region] region-name RG1 //配置域名为RG1。
5 [SwitchB-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10 //将VLAN 2至VLAN 10映射到实例1上。
6 [SwitchB-mst-region] instance 2 vlan 11 to 20 //将VLAN 11至VLAN 20映射到实例2上。
7 [SwitchB-mst-region] active region-configuration //激活MST域的配置。
8 [SwitchB-mst-region] quit

    　　# 配置接入交换机SwitchC的MST域。

    1 <HUAWEI> system-view
2 [HUAWEI] sysname SwitchC
3 [SwitchC] stp region-configuration
4 [SwitchC-mst-region] region-name RG1 //配置域名为RG1。
5 [SwitchC-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10 //将VLAN 2至VLAN 10映射到实例1上。
6 [SwitchC-mst-region] instance 2 vlan 11 to 20 //将VLAN 11至VLAN 20映射到实例2上。
7 [SwitchC-mst-region] active region-configuration //激活MST域的配置。
8 [SwitchC-mst-region] quit

    　　# 配置接入交换机SwitchD的MST域。

    1 <HUAWEI> system-view
2 [HUAWEI] sysname SwitchD
3 [SwitchD] stp region-configuration
4 [SwitchD-mst-region] region-name RG1 //配置域名为RG1。
5 [SwitchD-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10 //将VLAN 2至VLAN 10映射到实例1上。
6 [SwitchD-mst-region] instance 2 vlan 11 to 20 //将VLAN 11至VLAN 20映射到实例2上。
7 [SwitchD-mst-region] active region-configuration //激活MST域的配置。
8 [SwitchD-mst-region] quit

    　　b.在域RG1内，配置MSTI1与MSTI2的根桥与备份根桥

    　　配置MSTI1的根桥与备份根桥

    　　# 配置SwitchA为MSTI1的根桥。

    1 [SwitchA] stp instance 1 root primary

    　　# 配置SwitchB为MSTI1的备份根桥。

    1 [SwitchB] stp instance 1 root secondary

    　　配置MSTI2的根桥与备份根桥

    　　# 配置SwitchB为MSTI2的根桥。

    1 [SwitchB] stp instance 2 root primary

    　　# 配置SwitchA为MSTI2的备份根桥。

    1 [SwitchA] stp instance 2 root secondary

    　　c.配置实例MSTI1和MSTI2中将要被阻塞端口的路径开销值大于缺省值

    说明： 

•端口路径开销值取值范围由路径开销计算方法决定，这里选择使用华为计算方法为例，配置实例MSTI1和MSTI2中将被阻塞端口的路径开销值为20000。

•同一网络内所有交换设备的端口路径开销应使用相同的计算方法。

    　　# 配置实例1的根桥SwitchA的端口路径开销。

    1 [SwitchA] stp pathcost-standard legacy

    　　# 配置实例2的根桥SwitchB的端口路径开销。

    1 [SwitchB] stp pathcost-standard legacy

    　　# 配置接入交换机SwitchC的端口路径开销，将端口GE0/0/2在实例MSTI2中的路径开销值配置为20000。

    1 [SwitchC] stp pathcost-standard legacy
2 [SwitchC] interface gigabitethernet 0/0/2
3 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/2] stp instance 2 cost 20000
4 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/2] quit

    　　# 配置接入交换机SwitchD的端口路径开销，将端口GE0/0/2在实例MSTI1中的路径开销值配置为20000。

    1 [SwitchD] stp pathcost-standard legacy
2 [SwitchD] interface gigabitethernet 0/0/2
3 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/2] stp instance 1 cost 20000
4 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/2] quit

    　　d.使能MSTP，实现破除环路

    　　设备全局使能MSTP

    　　# 在SwitchA/B/C/D上启动MSTP。

    1 [SwitchA] stp enable
2 
3 [SwitchB] stp enable
4 
5 [SwitchC] stp enable
6 
7 [SwitchD] stp enable

    　　将与终端相连的端口设置为边缘端口并使能端口的BPDU报文过滤功能

    　　# 配置SwitchC端口GE0/0/1设置为边缘端口并使能端口的BPDU报文过滤功能。

    1 [SwitchC] interface gigabitethernet 0/0/1
2 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/1] stp edged-port enable
3 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/1] stp bpdu-filter enable
4 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/1] quit

    　　# 配置SwitchD端口GE0/0/1设置为边缘端口并使能端口的BPDU报文过滤功能。

    1 [SwitchD] interface gigabitethernet 0/0/1
2 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/1] stp edged-port enable
3 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/1] stp bpdu-filter enable
4 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/1] quit
    • 配置保护功能，如在各实例的根桥设备的指定端口配置根保护功能

    　　# 在实例1根桥SwitchA端口GE0/0/1上启动根保护。

    1 [SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/1
2 [SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] stp root-protection
3 [SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit

    　　# 在实例2根桥SwitchB端口GE0/0/1上启动根保护。

    1 [SwitchB] interface gigabitethernet 0/0/1
2 [SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] stp root-protection
3 [SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] quit
    • 配置处于环网中的设备的二层转发功能

    　　在交换设备SwitchA、SwitchB、SwitchC和SwitchD上创建VLAN2～20

    1 [SwitchA] vlan batch 2 to 20
2 
3 [SwitchB] vlan batch 2 to 20
4 
5 [SwitchC] vlan batch 2 to 20
6 
7 [SwitchD] vlan batch 2 to 20

    　　将交换设备上接入环路中的端口加入VLAN

    　　# 将实例1的根桥SwitchA端口GE0/0/1加入VLAN。

    1 [SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/1
2 [SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] port link-type trunk
3 [SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] port trunk allow-pass vlan 2 to 20
4 [SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit

    　　# 将实例1的根桥SwitchA端口Eth-Trunk1加入VLAN。

    1 [SwitchA] interface Eth-Trunk 1
2 [SwitchA-Eth-Trunk1] trunkport gigabitethernet 0/0/2
3 [SwitchA-Eth-Trunk1] trunkport gigabitethernet 0/0/3
4 [SwitchA-Eth-Trunk1] port link-type trunk
5 [SwitchA-Eth-Trunk1] port trunk allow-pass vlan 2 to 20
6 [SwitchA-Eth-Trunk1] quit

    　　# 将实例2的根桥SwitchB端口GE0/0/1加入VLAN。

    1 [SwitchB] interface gigabitethernet 0/0/1
2 [SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] port link-type trunk
3 [SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] port trunk allow-pass vlan 2 to 20
4 [SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] quit

    　　# 将实例2的根桥SwitchB端口Eth-Trunk1加入VLAN。

    1 [SwitchB] interface Eth-Trunk 1
2 [SwitchB-Eth-Trunk1] trunkport gigabitethernet 0/0/2
3 [SwitchB-Eth-Trunk1] trunkport gigabitethernet 0/0/3
4 [SwitchB-Eth-Trunk1] port link-type trunk
5 [SwitchB-Eth-Trunk1] port trunk allow-pass vlan 2 to 20
6 [SwitchB-Eth-Trunk1] quit

    　　# 将接入交换机SwitchC端口GE0/0/1加入VLAN。

    1 [SwitchC] interface gigabitethernet 0/0/1
2 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/1] port link-type access
3 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/1] port default vlan 2
4 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/1] quit

    　　# 将接入交换机SwitchC端口GE0/0/2加入VLAN。

    1 [SwitchC] interface gigabitethernet 0/0/2
2 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/2] port link-type trunk
3 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/2] port trunk allow-pass vlan 2 to 20
4 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/2] quit

    　　# 将接入交换机SwitchC端口GE0/0/3加入VLAN。

    1 [SwitchC] interface gigabitethernet 0/0/3
2 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/3] port link-type trunk
3 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/3] port trunk allow-pass vlan 2 to 20
4 [SwitchC-GigabitEthernet0/0/3] quit

    　　# 将接入交换机SwitchD端口GE0/0/1加入VLAN。

    1 [SwitchD] interface gigabitethernet 0/0/1
2 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/1] port link-type access
3 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/1] port default vlan 11
4 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/1] quit

    　　# 将接入交换机SwitchD端口GE0/0/2加入VLAN。

    1 [SwitchD] interface gigabitethernet 0/0/2
2 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/2] port link-type trunk
3 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/2] port trunk allow-pass vlan 2 to 20
4 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/2] quit

    　　# 将接入交换机SwitchD端口GE0/0/3加入VLAN。

    1 [SwitchD] interface gigabitethernet 0/0/3
2 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/3] port link-type trunk
3 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/3] port trunk allow-pass vlan 2 to 20
4 [SwitchD-GigabitEthernet0/0/3] quit
    • 验证配置结果
    说明： 

本配置举例以实例1和实例2为例，因此不用关注实例0中端口的状态。

    　　# 在实例1的根桥SwitchA上执行display stp brief命令，查看端口状态和端口的保护类型，结果如下：

    1 [SwitchA] display stp brief
2  MSTID  Port                        Role  STP State       Protection
3    0    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      ROOT
4    0    Eth-Trunk1                  DESI  FORWARDING      NONE
5    1    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      ROOT
6    1    Eth-Trunk1                  DESI  FORWARDING      NONE
7    2    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      ROOT
8    2    Eth-Trunk1                  ROOT  FORWARDING      NONE

    　　在MSTI1中，由于SwitchA是根桥，SwitchA的端口Eth-Trunk1和GE0/0/1成为指定端口。在MSTI2中，SwitchA的端口GE0/0/1成为指定端口，端口Eth-Trunk1成为根端口。

    　　# 在实例2的根桥SwitchB上执行display stp brief命令，结果如下：

    1 [SwitchB] display stp brief
2  MSTID  Port                        Role  STP State       Protection
3    0    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      ROOT
4    0    Eth-Trunk1                  ROOT  FORWARDING      NONE
5    1    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      ROOT
6    1    Eth-Trunk1                  ROOT  FORWARDING      NONE
7    2    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      ROOT
8    2    Eth-Trunk1                  DESI  FORWARDING      NONE

    　　在MSTI2中，由于SwitchB是根桥，端口GE0/0/1和Eth-Trunk1在MSTI2中成为指定端口。在MSTI1中，SwitchB的端口GE0/0/1成为指定端口，端口Eth-Trunk1成为根端口。

    　　# 在接入交换机SwitchC上执行display stp interface brief命令，结果如下：

    1 [SwitchC] display stp interface gigabitethernet 0/0/3 brief
2  MSTID  Port                        Role  STP State       Protection
3    0    GigabitEthernet0/0/3        ROOT  FORWARDING      NONE
4    1    GigabitEthernet0/0/3        ROOT  FORWARDING      NONE
5    2    GigabitEthernet0/0/3        ROOT  FORWARDING      NONE
    1 [SwitchC] display stp interface gigabitethernet 0/0/2 brief
2  MSTID  Port                        Role  STP State       Protection
3    0    GigabitEthernet0/0/2        DESI  FORWARDING      NONE
4    1    GigabitEthernet0/0/2        DESI  FORWARDING      NONE
5    2    GigabitEthernet0/0/2        ALTE  DISCARDING      NONE

    　　SwitchC的端口GE0/0/3在MSTI1和MSTI2中为根端口。SwitchC的另一个端口GE0/0/2，在MSTI2中被阻塞，在MSTI1中被计算为指定端口。

    　　# 在接入交换机SwitchD上执行display stp interface brief命令，结果如下：

    1 [SwitchD] display stp interface gigabitethernet 0/0/3 brief
2  MSTID  Port                        Role  STP State       Protection
3    0    GigabitEthernet0/0/3        ROOT  FORWARDING      NONE
4    1    GigabitEthernet0/0/3        ROOT  FORWARDING      NONE
5    2    GigabitEthernet0/0/3        ROOT  FORWARDING      NONE
    1 [SwitchD] display stp interface gigabitethernet 0/0/2 brief
2  MSTID  Port                        Role  STP State       Protection
3    0    GigabitEthernet0/0/2        ALTE  DISCARDING      NONE
4    1    GigabitEthernet0/0/2        ALTE  DISCARDING      NONE
5    2    GigabitEthernet0/0/2        DESI  FORWARDING      NONE

    　　SwitchD的端口GE0/0/3在MSTI1和MSTI2中为根端口。SwitchD的另一个端口GE0/0/2，在MSTI1中被阻塞，在MSTI2中被计算为指定端口。
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