网络冗余技术-mstp实例[]
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网络冗余技术-MSTP实例[精品] 网络冗余技术——多生成树协议MSTP
相关理论:
MSTP协议
概述
MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol)也称为多生成树协议，在
IEEE802.1s中定义。与STP(Spanning Tree Protocol)和RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)相比，MSTP主要引入了“实例(INSTANCE)”的概念。STP/RSTP是基于端口的，而MSTP则是基于实例的。所谓的“实例”是指多个VLAN对应的一个集合，MSTP把一台设备的一个或多个VLAN划分为一个INSTANCE，有着相同INSTANCE配置的设备就组成一个MST域(MST Region)，运行独立的生成树(这个内部的生成树称为IST，Internal Spanning-tree);这个MST region组合就相当于一个大的设备整体，与其他MST Region再进行生成树算法运算，得出一个整体的生成树，称为CST(Common Spanning Tree)。实例0具有特殊的作用，称为CIST，即公共与内部生成树，其他实例则称为MSTI，即多生成树实例。
协议基本原理
在一个有物理环路的网络环境中，运行MSTP协议的交换机要生成一个稳定的树型拓扑网络需要依靠以下元素:
(1)每个交换机拥有的唯一的桥ID(Bridge ID)，桥ID由桥优先级和MAC地址组合而成;
(2)交换机到根桥的路径花费(Root Path Cost)，以下简称根路径花费;
(3)每个端口ID(Port ID)，端口ID由端口优先级和端口号组合而成。
交换机之间通过交换BPDU(Bridge Protocol Data Units，网桥协议数据单元)帧来获得建立最佳树形拓扑结构所需要的信息。BPDU是目的MAC为01-80-C2-00-00-00的组播帧。
每个BPDU由以下这些要素组成:
(1)Root Bridge ID(本交换机所认为的根桥ID);
(2)Root Path Cost(本交换机的根路径花费);
(3)Bridge ID(本交换机的桥ID);
(4)Message Age(BPDU报文已存活的时间);
(5)Port ID(发送该BPDU报文的端口ID);
6)Forward-Delay Time、Hello Time、Max-Age Time 三个协议规定的时间参数;(
(7)其他一些诸如表示发现网络拓扑变化、本端口状态的标志位。
当交换机的一个端口收到高优先级的BPDU(更小的Bridge ID，更小的Root Path Cost等)，就在该端口保存这些信息，同时向所有端口更新并传播这些信息。如果收到比自己低优先级的BPDU，交换机就丢弃该信息。这样的机制就使高优先级的信息在整个网络中传播开，BPDU的交流就有了下面的结果:
(1)网络中选择了一台交换机为根桥(Root Bridge);
(2)除根桥外的每都有一个根端口(Root Port)，即提供最短路径到Root Bridge的端口;
(3)每台交换机都计算出了到根桥(Root Bridge)的最短路径;
(4)每个LAN都有了指派网桥(Designated Bridge)，位于该LAN与根桥之间的最短路径中。指派网桥和LAN相连的端口称为指派端口(Designated Port);
(5)根口和指派端口进入Forwarding状态。Forwarding的端口正常转发业务数据，正常进行源MAC学习;
(6)同时选举出根口的替换端口(Alternate port)和Designated Port的备份端口(Backup Port)。替换端口是指一旦根端口失效，该端口就立该变为根端口。替换端口是当一台交换机有两个端口都连在同一个LAN上，那么高优先级的端口为Designated Port，低优先级的端口为Backup Port;
(7)替换端口和备份端口，连同其他不在生成树中的端口进入Discarding状态。Discarding是端口的阻塞状态，阻塞端口除了BPDU报文外，不转发业务数据，不进行源MAC学习。MSTP协议就是利用这种方法来剪切环路。
MSTP在计算过程中，端口可能会处于一种学习(Learning)状态，处于学习状态的端口，不转发业务数据，但是会进行源MAC学习，这种端口状态为过渡状态。计算稳定后，处于正常转发业务数据的端口，其状态为Forwarding。 MSTP协议根据域(Region)进行STP计算，合理划分域非常重要。域由域名(Name)、修正值(Revision Number)、VLAN与实例的映射关系(VLAN,INSTANCE)组成，只有三者都一样的互连设备才认为在同一个域中，并进行相应的STP计算。缺省时，我司设备域名为空，修正值为0，所有VLAN都映射到实例0上。MSTP协议依靠BPDU报文传递信息。在同一个域中的交换机将互相传播和接收不同生成树实例的配置信息，进行本域内STP的计算;不同域的交换机则只是传播和接收CIST的配置信息。MSTP 协议利用CIST保证全网无环路，同时利用CIST保持了与STP/RSTP的兼容性。
实验案例:
【实验名称】
多生成树协议MSTP
【实验目的】
在接入层和分布层交换机上配置MSTP并进行验证。
【背景描述】
某企业网络管理员认识到，传统的生成树协议(STP)是基于整个交换网络产生一个树形拓扑结构，所有的VLANs都共享一个生成树，这种结构不能进行网络流量的负载均衡，使得有些交换设备比较繁忙，而另一些交换设备又很空闲，为了克服这个问题，他决定采用基于VLAN的多生成树协议MSTP，现要在交换机上做适当配置来完成这一任务。
本实验采用4台交换机设备，PC1和PC3在Vlan 10中，IP地址分别为
172.16.1.10/24
和172.16.1.30/24，PC2在Vlan 20中，PC4在Vlan 40中。
【实现功能】
在实现网络冗余和可靠性的同时实现负载均衡(分担)。
【实验拓扑】
F0/1F0/1S3550-AS3550-B
F0/24F0/24F0/23F0/23
F0/23F0/23F0/24F0/24
S2126-BS2126-A
F0/1F0/2F0/1F0/2
PC3PC4PC1PC2
Vlan10Vlan40Vlan10Vlan20
【实验设备】
接入层交换机S2126G (2台)、分布层交换机S3550-24(2台)
【实验步骤】
第一步:配置接入层交换机S2126-A
S2126-A (config)#spanning-tree ～开启生成树 S2126-A
(config)#spanning-tree mode mstp ～配置生成树模式为MSTP
S2126-A(config)#vlan 10 !创建Vlan 10 S2126-A(config)#vlan 20 !创建Vlan 20 S2126-A(config)#vlan 40 !创建Vlan 40
S2126-A(config)#interface fastethernet 0/1
S2126-A(config-if)#switchport access vlan 10 !分配端口F0/1给Vlan 10 S2126-A(config)#interface fastethernet 0/2
S2126-A(config-if)#switchport access vlan 20 !分配端口F0/2给Vlan 20 S2126-A(config)#interface fastethernet 0/23 S2126-A(config-
if)#switchport mode trunk !定义F0/23为trunk端口
S2126-A(config)#interface fastethernet 0/24 S2126-A(config-
if)#switchport mode trunk !定义F0/24为trunk端口
S2126-A(config)#spanning-tree mst configuration ! 进入MSTP配置模式S2126-A(config-mst)#instance 1 vlan 1,10 ～配置instance 1(实例1)并
关联Vlan 1和10
S2126-A(config-mst)#instance 2 vlan 20,40 ～配置实例2并关联Vlan 20和40
S2126-A(config-mst)#name region1 ～配置域名称 S2126-A(config-
mst)#revision 1 ～配置版本(修订号)
验证测试:验证MSTP配置
S2126-A#show spanning-tree mst configuration ～显示MSTP全局配置
Multi spanning tree protocol : Enabled
Name : region1
Revision : 1
Instance Vlans Mapped
-------- ------------------------------------------------------------ 0 2-9,11-19,21- 39,41- 4094
1 1,10
2 20,40
第二步:配置接入层交换机S2126-B
S2126-B (config)#spanning-tree ～开启生成树 S2126-B
(config)#spanning-tree mode mstp ～采用MSTP生成树模式
S2126-B(config)#vlan 10 !创建Vlan 10
S2126-B(config)#vlan 20 !创建Vlan 20
S2126-B(config)#vlan 40 !创建Vlan 40
S2126-B(config)#interface fastethernet 0/1
S2126-B(config-if)#switchport access vlan 10 !分配端口F0/1给Vlan 10 S2126-B(config)#interface fastethernet 0/2
S2126-B(config-if)#switchport access vlan 40 !分配端口F0/2给Vlan 40 S2126-B(config)#interface fastethernet 0/23
S2126-B(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/23为trunk端口
S2126-B(config)#interface fastethernet 0/24
S2126-B(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/24为trunk端口
S2126-B(config)#spanning-tree mst configuration ! 进入MSTP配置模式S2126-B(config-mst)#instance 1 vlan 1,10 ～配置instance 1(实例1)并
关联Vlan 1和10
S2126-B(config-mst)#instance 2 vlan 20,40 ～配置实例2并关联Vlan 20和40
S2126-B(config-mst)#name region1 ～配置域名称 S2126-B(config-
mst)#revision 1 ～配置版本(修订号)
验证测试:验证MSTP配置
S2126-B#show spanning-tree mst configuration Multi spanning tree protocol : Enabled
Name : region1
Revision : 1
Instance Vlans Mapped
-------- ------------------------------------------------------------ 0 2-9,11-19,21-39,41-4094
1 1,10
2 20,40
第三步:配置分布层交换机S3550-A
S3550-A(config)#spanning-tree ～开启生成树 S3550-A
(config)#spanning-tree mode mstp ～采用MSTP生成树模式
S3550-A(config)#vlan 10
S3550-A(config)#vlan 20
S3550-A(config)#vlan 40
S3550-A(config)#interface fastethernet 0/1
S3550-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/1为trunk端口
S3550-A(config)#interface fastethernet 0/23
S3550-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/23为trunk端口
S3550-A(config)#interface fastethernet 0/24
S3550-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/24为trunk端口
S3550-A (config)#spanning-tree mst 1 priority 4096 ～配置交换机
S3550-A在instance 1中的优先级为4096 ，缺省是32768，值越小越优先成为该instance中的root switch
S3550-A (config)#spanning-tree mst configuration ! 进入MSTP配置模式S3550-A (config-mst)#instance 1 vlan 1,10 ! 配置实例1并关联Vlan 1和10
S3550-A (config-mst)#instance 2 vlan 20,40 ! 配置实例2并关联Vlan 20和40
S3550-A (config-mst)#name region1 ! 配置域名为region1 S3550-A (config-mst)#revision 1 ! 配置版本(修订号)
验证测试:验证MSTP配置
S3550-A#show spanning-tree mst configuration
Multi spanning tree protocol : Enabled
Name : region1
Revision : 1
Instance Vlans Mapped
-------- ------------------------------------------------------------ 0 2-9,11-19,21-39,41-4094
1 1,10
2 20,40
第四步:配置分布层交换机S3550-B
S3550-B(config)#spanning-tree ～开启生成树
S3550-B (config)#spanning-tree mode mstp ～采用MSTP生成树模式
S3550-B(config)#vlan 10
S3550-B(config)#vlan 20
S3550-B(config)#vlan 40
S3550-B(config)#interface fastethernet 0/1
S3550-B(config-if)#switchport mode trunk ! 定义F0/1为trunk端口
S3550-B(config)#interface fastethernet 0/23
S3550-B(config-if)#switchport mode trunk ! 定义F0/23为trunk端口S3550-B(config)#interface fastethernet 0/24
S3550-B(config-if)#switchport mode trunk ! 定义F0/24为trunk端口S3550-B (config)#spanning-tree mst 2 priority 4096 ～配置交换机
S3550-B在instance 2(实例2) 中的优先级为4096 ，缺省是32768，值越小越优先成为该region (域)中的root switch
S3550-B (config)#spanning-tree mst configuration ! 进入MSTP配置模式S3550-B (config-mst)#instance 1 vlan 1,10 ! 配置实例1并关联Vlan 1和10
S3550-B (config-mst)#instance 2 vlan 20,40 ! 配置实例2并关联Vlan 20和40
S3550-B (config-mst)#name region1 ! 配置域名为region1 S3550-B (config-mst)#revision 1 ! 配置版本(修订号)
验证测试:验证MSTP配置
S3550-B#show spanning-tree mst configuration
Multi spanning tree protocol : Enabled
Name : region1
Revision : 1
Instance Vlans Mapped
-------- ------------------------------------------------------------ 0 2-9,11-19,21-39,41-4094
1 1,10
2 20,40
第五步:验证交换机配置
S3550-A#show spanning-tree mst 1 ～显示交换机S3550-A上实例1的特性###### MST 1 vlans mapped : 1,10
BridgeAddr : 00d0.f8ff.4e3f ～交换机S3550-A的MAC地址
Priority : 4096 ! 优先级 TimeSinceTopologyChange : 0d:7h:21m:17s TopologyChanges : 0
DesignatedRoot : 100100D0F8FF4E3F ～后12位是MAC地址，此处显示是
S3550-A自身
的MAC，这说明S3550-A是实例1 (instance 1)的生成树的根交换机
RootCost : 0
RootPort : 0
S3550-B#show spanning-tree mst 2 ～显示交换机S3550-B上实例2的特性###### MST 2 vlans mapped : 20,40
BridgeAddr : 00d0.f8ff.4662
Priority : 4096
TimeSinceTopologyChange : 0d:7h:31m:0s
TopologyChanges : 0
DesignatedRoot : 100200D0F8FF4662 ! S3550-B是实例2 (instance 2)的生成树的根交换机
RootCost : 0
RootPort : 0
S2126-A#show spanning-tree mst 1 ～显示交换机S2126-A上实例1的特性###### MST 1 vlans mapped : 1,10
BridgeAddr : 00d0.f8fe.1e49
Priority : 32768
TimeSinceTopologyChange : 7d:3h:19m:31s
TopologyChanges : 0
DesignatedRoot : 100100D0F8FF4E3F ! 实例1的生成树的根交换机是S3550-A
RootCost : 200000
RootPort : Fa0/23 ～对实例1而言，S2126-A的根端口是Fa0/23
S2126-A#show spanning-tree mst 2 ～显示交换机S2126-A上实例2的特性###### MST 2 vlans mapped : 20,40
BridgeAddr : 00d0.f8fe.1e49
Priority : 32768
TimeSinceTopologyChange : 7d:3h:19m:31s
TopologyChanges : 0
DesignatedRoot : 100200D0F8FF4662 ! 实例2的生成树的根交换机是S3550-B
RootCost : 200000
RootPort : Fa0/24 ～对实例2而言，S2126-A的根端口是Fa0/24
类似可以验证其它交换机上的配置。
【注意事项】
, 对规模很大的交换网络可以划分多个域(region)，在每个域里可以创建多个instance
(实例);
, 划分在同一个域里的各台交换机须配置相同的域名(name)、相同的修订号(revision
number)、相同的 instance—vlan 对应表;
, 交换机可以支持65个MSTP instance，其中实例0是缺省实例，是强制存在的，其
它实例可以创建和删除;
, 将整个spanning-tree恢复为缺省状态用命令spanning-tree reset 。
【参考配置】
S2126-A#show run ! 交换机S2126-A的全部配置 Building configuration...
Current configuration : 583 bytes
!
version 1.0
!
hostname S2126-A
!
spanning-tree
spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 1,10
instance 2 vlan 20,40
name region1
revision 1
!
interface fastEthernet 0/1
switchport access vlan 10
!
interface fastEthernet 0/2
switchport access vlan 20
!
interface fastEthernet 0/23
switchport mode trunk
!
interface fastEthernet 0/24
switchport mode trunk !
end
S2126-B #show run ! 交换机S2126-B的全部配置
Building configuration... Current configuration : 583 bytes ! version 1.0
!
hostname S2126-B !
spanning-tree
spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40
name region1
revision 1
!
interface fastEthernet 0/1
switchport access vlan 10 !
interface fastEthernet 0/2
switchport access vlan 40 !
interface fastEthernet 0/23 switchport mode trunk !
interface fastEthernet 0/24
switchport mode trunk !
end
S3550-A#show run ! 交换机S3550-A的全部配置
Building configuration... Current configuration : 546 bytes ! version 1.0
!
hostname S3550-A !
spanning-tree
spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40
name region1
revision 1
!
spanning-tree mst 1 priority 4096 interface FastEthernet 0/1 switchport mode trunk !
interface FastEthernet 0/23
switchport mode trunk !
interface FastEthernet 0/24
switchport mode trunk !
end
S3550-B#show run ! 交换机S3550-B的全部配置
Building configuration... Current configuration : 546 bytes ! version 1.0
!
hostname S3550-B !
spanning-tree
spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40
name region1
revision 1
!
spanning-tree mst 2 priority 4096 interface FastEthernet 0/1 switchport mode trunk !
interface FastEthernet 0/23
switchport mode trunk !
interface FastEthernet 0/24
switchport mode trunk
!
end