【交换机在江湖】实战案例二十九 MSTP配置示例

1      MSTP简介

多生成树协议MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中提出的一种STP和VLAN结合使用的新协议，简单说来，STP/RSTP是基于端口的，而MSTP是基于实例的。它既继承了RSTP端口快速迁移的优点，又解决了RSTP中不同VLAN必须运行在同一棵生成树上的问题。

 

2      MSTP实现说明

2.1      域和实例

与STP/RSTP相比，MSTP中引入了“实例”（Instance）和“域”(Region) “的概念。

Ø  所谓“实例”就是多个VLAN的一个集合。使用的时候可以把多个相同业务的VLAN映射到某一个实例中。MSTP拓扑计算以实例为维度，各个实例独立破环。通过VLAN和实例的映射，可以实现在这些实例上实现负载均衡。缺省情况下，所有的VLAN都映射到实例0上。除实例0外的其他实例叫做多生成树实例。

 

Ø  所谓“域”，由域名、修订级别、VLAN与实例的映射关系(mapping of VIDs to spanning trees)组成。每个域内所有交换机都要有相同的MST域配置，也就是说多台交换机域中的三个配置完全相同时，才属于同一个域。缺省情况下，域名就是交换机的桥MAC地址，修订级别等于0，所有的VLAN都映射到实例0上。

 

MSTP生成树分为4种：

1、  CIST（Common Internal Spanning Tree），即公共与内部生成树。CIST由CST和IST组成。

2、  CST（Common Spanning Tree）连接交换网络内所有MST域的一棵生成树。

3、  IST（Internal Spanning Tree）各个MST域内的一棵生成树。

4、  SST（Single Spanning Tree）运行STP或RSTP的交换设备只能属于一个生成树或者MST域中只有一个交换设备，这个交换设备构成单生成树。

 

2.2      域根和总根

Ø  总根是一个全局概念，对于所有互连的运行STP/RSTP/MSTP的交换机只能有一个总根，也即是实例0的根。如上图所示，A0的CIST Root就是总根。

 

Ø  域根是一个局部概念，是相对于某个域的某个实例而言的。也就是说每个域内的每个实例都有一个域根，所以每个域所包含的域根数目与实例个数相关。

 

2.3      Master端口和域边缘端口

Ø  Master端口：Master端口是MST域的所有边界端口中，到达总根具有最小开销的端口，也就是连接MST域到总根的端口，位于整个域到总根的最短路径上。Master端口在CIST上的角色是Root Port。

 

Ø  域边缘端口：是连接不同MST域的端口，位于MST域的边缘。一个域中可以有多个域边缘端口。

 

2.4      MSTP生成树计算

Ø  CIST生成树的计算

CIST生成树计算中，通过7个维度的比较，最终把环形组网裁剪为树形组网。

7个维度是{ 根交换设备ID，外部路径开销，域根ID，内部路径开销，指定交换设备ID，指定端口ID，接收端口ID }。

 

CIST生成树计算过程，可以分为3步：

1、  网络中的设备发送接收BPDU报文，在经过比较配置消息后，在整个网络中选择一个优先级最高的交换机作为CIST的树根。

2、  在每个MST域内MSTP通过计算生成IST

3、  MSTP将每个MST域作为单台交换机对待，通过计算在MST域间生成CST。

如前所述，CST和IST构成了整个交换机网络的CIST。

 

Ø  MSTI的计算

MSTI生成树计算中，通过5个维度的比较，最终把环形组网裁剪为树形组网。

5个维度是{ 域根ID，内部路径开销，指定交换设备ID，指定端口ID，接收端口ID }。

在MST域内，MSTP根据VLAN和生成树实例的映射关系，针对不同的VLAN生成不同的生成树实例。每棵生成树独立进行计算，计算原则与STP/RSTP计算生成树的相同，请参见华为手册或者各界大侠详细的总结文档。

 

3      使用注意事项

Ø  绑定实例的VLAN，必须已经创建，并且接口已经加入指定VLAN。通过命令“display stp brief”查看端口状态时，只会显示使能STP且UP的端口。

 

Ø  配置MST域的相关参数后，必须执行“active region-configuration”命令，配置才会生效。

 

Ø  MST域的默认域名是设备的MAC地址，每个设备的MAC地址是不相同的，所以必须手动指定域内，才能使交换机的域信息一致。

 

Ø  盒式交换机需要通过“bpdu enable”使能BPDU报文上送CPU处理的功能，才能使STP报文上送CPU处理，否则STP状态无法收敛。

V100R005及之前版本，在S2700系列设备，检查全局是否配置bpdu enable；其他系列盒式交换机，检查物理端口、Eth-trunk接口下是否配置bpdu enable。

V100R006及后续版本，对应形态设备全局或端口默认使能bpdu enable。

 

Ø  Eth-Trunk接口使能STP时，建议修改Eth-Trunk接口的cost值使其小于物理端口的cost值，使其不易协商为备份端口。一是因为Eth-Trunk接口的开销为单个成员接口的开销除以成员接口数量，当成员口状态变化时Eth-trunk接口的cost值会变化；二是cost值越小说明链路质量越高。

 

4      配置举例

4.1      组网需求

如图所示，当前网络中SwitchA、SwitchB、SwitchC和SwitchD通过环形组网备份链路，同时对两个用户的流量进行负载分担。希望通过运行MSTP协议阻塞特定端口，将环形网络结构修剪成无环路的树形网络结构。

Ø  部门1和部门2的流量进行负载分担。

Ø  SwitchA和SwitchB分别作为两个部门的根桥和备份根桥。

Ø  SwitchC和SwitchD连接用户的接口GE1/0/3不要参与STP计算。

 

4.2      配置思路

采用如下的思路配置MSTP：

1.         创建VLAN，并把接口加入VLAN。

2.         配置模式是MSTP模式。

3.         配置域名为RG1，并配置域内VLAN和实例的映射关系。

4.         配置SwitchA和SwitchB分别作为两个部门的根桥和备份根桥。

5.         统一使用默认路径开销。华为交换机默认的路径开销计算标准使用的是标准的dot1t。GE接口默认路径开销是20000，而Ethernet接口默认路径开销是200000。注意：eNSP模拟器中，STP的路径开销默认是1。

6.         SwitchC和SwitchD的GE1/0/3端口去使能STP协议。

7.         SwitchA、SwitchB、SwitchC和SwitchD使能STP协议。

 

4.3      操作步骤

步骤1：创建VLAN，并把接口加入VLAN。

<HUAWEI> system-view

[HUAWEI] sysname SwitchA

[SwitchA] vlan batch 2 to 4094

[SwitchA] interface gigabitethernet0/0/1

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] port link-type trunk

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit

[SwitchA] interface gigabitethernet0/0/2

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] port link-type trunk

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] quit

 

<HUAWEI> system-view

[HUAWEI] sysname SwitchB

[SwitchB] vlan batch 2 to 4094

[SwitchB] interface gigabitethernet0/0/1

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] port link-type trunk

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] quit

[SwitchB] interface gigabitethernet0/0/2

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/2] port link-type trunk

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/2] port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

[SwitchB-GigabitEthernet0/0/2] quit

 

<HUAWEI> system-view

[HUAWEI] sysname SwitchC

[SwitchC] vlan batch 2 to 4094

[SwitchC] interface gigabitethernet0/0/1

[SwitchC-GigabitEthernet0/0/1] port link-type trunk

[SwitchC-GigabitEthernet0/0/1] port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

[SwitchC-GigabitEthernet0/0/1] quit

[SwitchC] interface gigabitethernet0/0/2

[SwitchC-GigabitEthernet0/0/2] port link-type trunk

[SwitchC-GigabitEthernet0/0/2] port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

[SwitchC-GigabitEthernet0/0/2] quit

 

<HUAWEI> system-view

[HUAWEI] sysname SwitchD

[SwitchD] vlan batch 2 to 4094

[SwitchD] interface gigabitethernet0/0/1

[SwitchD-GigabitEthernet0/0/1] port link-type trunk

[SwitchD-GigabitEthernet0/0/1] port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

[SwitchD-GigabitEthernet0/0/1] quit

[SwitchD] interface gigabitethernet0/0/2

[SwitchD-GigabitEthernet0/0/2] port link-type trunk

[SwitchD-GigabitEthernet0/0/2] port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

[SwitchD-GigabitEthernet0/0/2] quit

 

步骤2：配置模式为MSTP模式。

华为交换机默认是MSTP模式，该步骤可以省略。

 [SwitchA] stp mode mstp

 

 [SwitchB] stp mode mstp

 

 [SwitchC] stp mode mstp

 

 [SwitchD] stp mode mstp

 

步骤3：配置域名为RG1，并配置域内VLAN和实例的映射关系。

注意4台设备的域配置需要完全一致，才可以正确破环。

[SwitchA] stp region-configuration

[SwitchA-mst-region] region-name RG1   //配置域名为RG1

[SwitchA-mst-region] instance 1 vlan 1 to 200  //默认所有VLAN都属于实例0，这里把VLAN1~200映射为实例1，其他VLAN201~4094还是属于实例0

[SwitchA-mst-region] active region-configuration  //域内的配置，需要激活才能生效

[SwitchA-mst-region] quit  

 

[SwitchB] stp region-configuration

[SwitchB-mst-region] region-name RG1

[SwitchB-mst-region] instance 1 vlan 1 to 200

[SwitchB-mst-region] active region-configuration

[SwitchB-mst-region] quit 

 

[SwitchC] stp region-configuration

[SwitchC-mst-region] region-name RG1

[SwitchC-mst-region] instance 1 vlan 1 to 200

[SwitchC-mst-region] active region-configuration

[SwitchC-mst-region] quit 

 

[SwitchD] stp region-configuration

[SwitchD-mst-region] region-name RG1

[SwitchD-mst-region] instance 1 vlan 1 to 200

[SwitchD-mst-region] active region-configuration

[SwitchD-mst-region] quit 

 

步骤4：配置根桥和备份根桥。

配置在实例0中SwitchA为根桥，SwitchB为备份根桥。在实例1中SwitchA为备份根桥，SwitchB为根桥。

[SwitchA] stp instance 0 root primary   //也可以使用命令stp priority 0 配置优先级为0，和stp root primary的作用是一样的。

[SwitchA] stp instance 1 root secondary  //也可以使用命令stp priority 4096 配置优先级为4096，和stp root secondary的作用是一样的。

 

[SwitchB] stp instance 0 root secondary

[SwitchB] stp instance 1 root primary

 

步骤5：去使能SwitchC和SwitchD设备GE0/0/3端口的STP功能。

[SwitchC] interface gigabitethernet0/0/3

[SwitchC-GigabitEthernet0/0/3] stp disable

[SwitchC-GigabitEthernet0/0/3] quit

 

[SwitchD] interface gigabitethernet 0/0/3

[SwitchD-GigabitEthernet0/0/3] stp disable

[SwitchD-GigabitEthernet0/0/3] quit

 

步骤6：全局使能STP功能。

华为X7系列交换机默认是使能，该步骤可以省略。

[SwitchA] stp enable

 

[SwitchB] stp enable

 

[SwitchC] stp enable

 

[SwitchD] stp enable

 

步骤7：验证配置结果

查看MSTP简要信息，通过MSTP简要信息可以快速的看出端口的角色和状态。

 

4.4      配置文件

SwitchA的配置文件

#

sysname SwitchA

#

vlan batch 2 to 4094

#

stp instance 0 root primary

stp instance 1 root secondary

stp enable

#

stp region-configuration

 region-name RG1

 instance 1 vlan 1 to 200

 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

# 

return

SwitchB的配置文件

#

sysname SwitchB

#

vlan batch 2 to 4094

#

stp instance 0 root secondary

stp instance 1 root primary

stp enable

# 

stp region-configuration

 region-name RG1

 instance 1 vlan 1 to 200

 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

# 

return 

SwitchC的配置文件

#

sysname SwitchC 

# 

vlan batch 2 to 4094

#

stp enable

#

stp region-configuration

 region-name RG1

 instance 1 vlan 1 to 200

 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

# 

interface GigabitEthernet0/0/3

 stp disable

# 

return 

SwitchD的配置文件

#

sysname SwitchD

#

vlan batch 2 to 4094

#

stp mode stp

# 

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

# 

interface GigabitEthernet0/0/3

 stp disable

# 

return