MSTP

了解MSTP, 在CS6200上进行配置

简介

它应用RSTP的快速收敛特性，允许多个具有相同拓扑的VLAN映射到一个生成树实例上，而这个生成树拓扑同其它生成树实例相互独立。这种机制一方面用多重生成树实例为映射到它的VLAN的数据流量提供了独立的发送路径，实现不同实例间VLAN数据流量的负载分担；另一方面，若干个VLAN共享同一个拓扑实例（MSTI），同每个VLAN对应一个生成树（PVST）的实现方法相比，大大减少了每个网桥需要维持的生成树实例的数量，节约了CPU资源

MSTP把一个交换网络划分成多个域，每个域内形成多棵生成树，生成树之间彼此独立。每棵生成树叫做一个多生成树实例MSTI（Multiple Spanning Tree Instance），每个域叫做一个MST域（MST Region：Multiple Spanning Tree Region）

域用来解决如何判断某个VLAN映射到哪个生成树实例的问题

• 在同一个MST域（MST Region）必须满足以下条件

  • 都启动了MSTP
  • 域名（Region Name）
  • 修订级别（Revision Level）
  • 格式选择器（Configuration Identifier FormatSelector）
  • VLAN与实例的映射关系（mapping of VIDs to spanning trees）…

• VLAN映射表：

  • VLAN映射表是MST域的属性，它描述了VLAN和MSTI之间的映射关系

  • 在BPDU里是一个摘要, 该摘要是根据映射关系计算得到的一个16字节签名

• CST

  公共生成树CST（Common Spanning Tree）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STP或RSTP协议计算生成的一棵生成树。

• IST

  内部生成树IST（Internal Spanning Tree）是各MST域内的一棵生成树。

  IST是一个特殊的MSTI，MSTI的ID为0，通常称为MSTI0。

  IST是CIST在MST域中的一个片段。

• SST

  运行STP或RSTP的交换设备只能属于一个生成树。

  MST域中只有一个交换设备时，这个交换设备构成单生成树。

• CIST

  所有MST域的IST+CST即构成了一个完整的生成树, 即CIST

• 总根

  总根是CIST（Common and Internal Spanning Tree）的根桥。

• 域根

  域根（Regional Root）分为IST域根和MSTI域根。

  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。MSTI域根是每个多生成树实例的树根。

• 主桥

  主桥（Master Bridge）也就是IST Master，它是域内距离总根最近的交换设备。

• 端口角色

  根端口、指定端口、Alternate端口、Backup端口和边缘端口的作用同RSTP协议中定义。

  除边缘端口外，其他端口角色都参与MSTP的计算过程。

  同一端口在不同的生成树实例中可以担任不同的角色。

所谓”实例”就是多个VLAN的一个集合。在MSTP中，各个实例拓扑的计算是独立的，一个MSTP实例单独计算一棵生成树，在这些实例上就可以实现负载均衡。使用的时候可以把多个相同拓扑结构的VLAN映射到同一个实例中，这些VLAN在端口上的转发状态将取决于对应实例在MSTP里的转发状态。

端口角色

STP需要做两件事情：选举根桥、确定端口角色。

外部与内部路径开销ExtRPC＆IntRPC

外部路径开销是相对于CIST而言的，同一个域内外部路径开销是相同的；内部路径开销是域内相对于某个实例而言的，同一端口对于不同实例对应不同的内部路径开销。

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

Alternate端口

Alternate端口是根端口的备份端口，如果根端口被阻塞后，Alternate端口将成为新的根端口

Backup端口

当同一台交换机的两个端口互相连接时就存在一个环路，此时交换机会将其中一个端口阻塞，Backup端口就是被阻塞的那个端口。

从转发用户流量来看，Backup端口，作为指定端口的备份

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，它是交换机上连接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IST/CIST上的角色是Root Port，在其它各实例上的角色都是Master。

配置

我只用3个交换机测试, 所以只有一个域

即CIST=IST

CIST总根=IST域根

# 开启生成树(默认mstp), 开启后才能设置其他mode域
spanning-tree
# 查看
show spanning-tree

拓扑

<暂时未画..>

各交换机参数如下(改过S1的优先级):

S1#show spanning-tree 

*********************************** Process 0 ***********************************
                 -- MSTP Bridge Config Info --

Standard     :  IEEE 802.1s
Bridge MAC   :  00:03:0f:91:05:2f
Bridge Times :  Max Age 20, Hello Time 2, Forward Delay 15
Force Version:  3

########################### Instance 0 ###########################
Self Bridge Id   : 28672.00:03:0f:91:05:2f
Root Id          : this switch
Ext.RootPathCost : 0
Region Root Id   : this switch
Int.RootPathCost : 0
Root Port ID     : 0
Current port list in Instance 0:  
Ethernet1/0/1 Ethernet1/0/2 Ethernet1/0/3 (Total 3)

   PortName           ID      ExtRPC   IntRPC  State Role     DsgBridge          DsgPort
-------------- ------------ --------- --------- ---  ---- ------------------ ------------
  Ethernet1/0/1   128.00001          0         0 FWD  DSGN 28672.00030f91052f   128.00001
  Ethernet1/0/2   128.00002          0         0 FWD  DSGN 28672.00030f91052f   128.00002
  Ethernet1/0/3   128.00003          0         0 FWD  DSGN 28672.00030f91052f   128.00003
 
S2#show spanning-tree 

*********************************** Process 0 ***********************************
                 -- MSTP Bridge Config Info --

Standard     :  IEEE 802.1s
Bridge MAC   :  00:03:0f:91:05:b0
Bridge Times :  Max Age 20, Hello Time 2, Forward Delay 15
Force Version:  3

########################### Instance 0 ###########################
Self Bridge Id   : 32768.00:03:0f:91:05:b0
Root Id          : 28672.00:03:0f:91:05:2f
Ext.RootPathCost : 0
Region Root Id   : 28672.00:03:0f:91:05:2f
Int.RootPathCost : 20000
Root Port ID     : 128.3
Current port list in Instance 0:  
Ethernet1/0/3 Ethernet1/0/4 (Total 2)

   PortName           ID      ExtRPC   IntRPC  State Role     DsgBridge          DsgPort
-------------- ------------ --------- --------- ---  ---- ------------------ ------------
  Ethernet1/0/3   128.00003          0         0 FWD  ROOT 28672.00030f91052f   128.00003
  Ethernet1/0/4   128.00004          0     20000 BLK  ALTR 32768.00030f90ce0d   128.00004
  
S3#show spanning-tree 

*********************************** Process 0 ***********************************
                 -- MSTP Bridge Config Info --

Standard     :  IEEE 802.1s
Bridge MAC   :  00:03:0f:90:ce:0d
Bridge Times :  Max Age 20, Hello Time 2, Forward Delay 15
Force Version:  3

########################### Instance 0 ###########################
Self Bridge Id   : 32768.00:03:0f:90:ce:0d
Root Id          : 28672.00:03:0f:91:05:2f
Ext.RootPathCost : 0
Region Root Id   : 28672.00:03:0f:91:05:2f
Int.RootPathCost : 20000
Root Port ID     : 128.2
Current port list in Instance 0:  
Ethernet1/0/2 Ethernet1/0/4 (Total 2)

   PortName       ID      ExtRPC   IntRPC  State Role     DsgBridge      DsgPort
-------------- -------- --------- --------- ---  ---- ------------------ --------
 Ethernet1/0/2 128.002          0         0 FWD  ROOT 28672.00030f91052f 128.002
 Ethernet1/0/4 128.004          0     20000 FWD  DSGN 32768.00030f90ce0d 128.004

• Current port list in Instance 0:默认所有vlan都映射到intance 0
• intRPC: 内部开销
• extRPC: 外部开销
• Region Root Id: 域根
• Root Port ID: 128.3: 根端口(port_pri.vlan_id)
• DsgBridge: 指定桥, 上游交换机给我发的BPDU的桥ID(bridge_pri.mac)
• Designate Port: 上游交换机给我发BPDU的端口

选举根桥

接收BPDU, 比较BID–>先比较优先级，优先级值越小，优先级越高。如果优先级相同，则比较MAC地址大小，越小越优

# 更改优先级
S3(config)#spanning-tree priority ?
  <0-61440>  Priority value <0-61440>

# 更改在实例里的优先级
spanning-tree mst <instance-id> priority <bridge-priority>

根桥选出后，其他交换机都可以叫指定桥。指定桥不再主动发出BPDU，只会转发根桥的BPDU。根桥每间隔Hello Time（默认2秒）时间周期性发出BPDU。

根端口

PID共占2个字节，其中，优先级与端口索引号各占1字节。但为了避免端口索引号不够用，把优先级中的低4位保留用于端口索引号，一般取值为0000。高4位优先级默认二进制取值为1000，所以端口优先级默认为128, 低4位无意义, step为16

对比哪个离根桥最近, 也就是对比RPC(root path cost)

如果RPC相同, 还有几个参数提供选择: 指定BID>指定Port ID>自身端口PID(优先级>端口编号)

# 端口下
# 更改优先级
spanning-tree mst <instance-id> port-priority <port-priority>

指定端口

cost小的就是指定端口

# 端口模式下
# 更改cost
spanning-tree mst <instance-id> port-priority <port-priority>

配置MSTP域

# config
# 进入MSTP域配置模式
spanning-tree mst configuration
# 域名
name <name>
# 创建实例+配置vlan与实例的映射关系
instance <instance-id> vlan <vlan-list>
# 修订级别
revision-level <level>
# 退出不保存
abort
# 退出保存
exit

PORTFAST

# 端口模式下
# postfast与bpdugurad
spanning-tree portfast [bpdufilter | bpduguard] [recovery <30-3600>]

参考

mstp

这篇MSTP是真的爱了！(图解易懂)

网络工程师（21）：STP怎么选根桥和根端口(图解易懂)