多生成树原理及配置
实验五 快速生成树配置
实验五快速生成树配置实验目标理解生成树协议工作原理；掌握快速生成树协议RSTP基本配置方法；实验背景学校为了开展计算机教学和网络办公，建立的一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互联组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，作为网络管理员，你要用2条链路将交换机互连，现要求在交换机上做适当配置，是网络避免环路。
技术原理生成树协议（spanning-tree）,作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并且解决交换网络中的环路问题；生成树协议是利用SPA算法，在存在交换机环路的网络中生成一个没有环路的属性网络，运用该算法将交换网络的冗余备份链路从逻辑上断开，当主链路出现故障时，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。
生成树协议版本：STP、RSTP（快速生成树协议）、MSTP（多生成树协议）。
生成树协议的特点收敛时间长。
从主要链路出现故障到切换至备份链路需要50秒时间。
快速生成树在生成树协议的基础上增加了两种端口角色，替换端口或备份端口，分别作为根端口和指定端口。
当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口不需要经过50秒的收敛时间，可以直接切换到替换端口或备份端口，从而实现RSTP协议小于1秒的快速收敛。
实验步骤新建packet tracer拓扑图默认情况下STP协议是启用的。
通过两台交换机之间传送BPDU协议数据单元。
选出跟交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。
图中标记为黄色的端口处于block堵塞状态。
设置RSTP。
查看交换机show spanning-tree状态，了解跟交换机和根端口情况。
通过更改交换机生成树的优先级spanning-tree vlan 10 priority 4096可以变化跟交换机的角色。
测试。
当主链路处于down状态时候，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。
实验设备Switch_2960 2台；PC 2台；直连线（各设备互联）PC1IP: 192.168.1.2Submask: 255.255.255.0Gateway: 192.168.1.1PC2IP: 192.168.1.3Submask: 255.255.255.0Gateway: 192.168.1.1S1enshow spanning-treeconf thostname S1int fa 0/10switchport access vlan 10exitint rang fa 0/1 - 2switchport mode trunkexitspanning-tree mode rapid-pvst endS2enconf thostname S2int fa 0/10switchport access vlan 10 exitint range fa 0/1 - 2 switchport mode turnkexitspanning-tree mode rapid-pvst endshow spanning-treePC1ipconfigping -t 192.168.1.3S2enconf tint fa 0/1shut（查看PC1的ping情况是否正常）。
mstp协议简介
mstp协议简介MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多重生成树协议）是一种用于构建冗余网络的协议，它基于IEEE 802.1Q标准，允许在一个网络中同时存在多个生成树。
该协议的主要目的是提供冗余路径和故障恢复能力，以确保网络的高可用性和可靠性。
1. 背景和概述MSTP协议是在STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）的基础上发展而来。
STP协议用于解决网络中的环路问题，但在大型网络中，STP协议的性能和效率都不够理想。
为了克服这些问题，MSTP协议引入了多个实例（Instance）的概念，每个实例可以独立计算生成树，从而提供更好的网络资源利用率和快速故障恢复能力。
2. MSTP协议的工作原理MSTP协议通过将网络划分为不同的实例来实现多个生成树的计算。
每个实例都有一个唯一的实例标识（Instance ID），用于区分不同的生成树。
在MSTP网络中，存在一个主实例（Instance 0），用于处理全局的广播和未知单播流量。
其他实例（Instance 1至4094）用于处理特定的VLAN或VLAN组。
MSTP协议的工作过程如下：- 桥（交换机）之间通过配置相同的MSTP参数来建立MSTP邻居关系。
- 桥之间通过MSTP BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元）交换信息，包括实例标识、桥优先级、端口优先级等。
- 每个桥根据接收到的BPDU计算出相应的生成树，并将计算结果通过BPDU发送给其他桥。
- 桥根据接收到的BPDU更新自己的生成树，并将更新后的BPDU继续发送给其他桥，以便网络中的所有桥都能保持同步。
3. MSTP协议的特点和优势MSTP协议相对于传统的STP协议具有以下特点和优势：- 支持多个生成树：MSTP协议允许在一个网络中存在多个生成树，可以根据实际需求为不同的VLAN或VLAN组配置独立的生成树，提高网络资源的利用率。
生成树_配置_实验报告
一、实验目的1. 理解生成树协议（STP）的基本原理和工作机制；2. 掌握生成树协议的配置方法；3. 通过实验验证生成树协议在网络中的实际应用效果。
二、实验环境1. 实验设备：两台华为S5700交换机、两台PC机；2. 实验软件：华为网络设备仿真软件；3. 实验拓扑：两台交换机通过一条物理链路连接，两台PC机分别连接到两台交换机上。
三、实验原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于在网络中消除环路并实现冗余链路备份的协议。
当网络中出现环路时，STP会阻塞部分端口，形成一个没有环路的树形结构，确保网络的高可用性和容错能力。
STP通过交换机之间的BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文进行信息交互，选举根网桥，并确定每个交换机的根端口和指定端口。
根端口是连接到根网桥的端口，指定端口是连接到同一VLAN且路径最短的端口。
其余端口被阻塞，不参与数据转发。
四、实验步骤1. 配置交换机名称和密码；2. 配置交换机接口；3. 配置VLAN；4. 配置STP；5. 验证STP配置效果。
五、实验过程1. 配置交换机名称和密码```bashS1>display versionS1>sysname S1S1>display versionS1>enableS1#configure terminalS1(config)#username admin password simple 123456 S1(config)#exit```2. 配置交换机接口```bashS1>display ip interface briefS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#ip address 192.168.1.1 24S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#ip address 192.168.1.2 24S1(config-if)#exit```3. 配置VLAN```bashS1>display vlanS1#vlan 10S1(config-vlan)#name VLAN10S1(config-vlan)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exit```4. 配置STP```bashS1>display stpS1#stpmode stpS1>display stpS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10S1(config-if)#exit```5. 验证STP配置效果```bashS1>display stpS1>display stp interface GigabitEthernet0/0/1S1>display stp interface GigabitEthernet0/0/2S1>ping 192.168.1.2```六、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功配置了生成树协议，并验证了STP在网络中的实际应用效果。
mstp协议简介
mstp协议简介MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多重生成树协议）是一种用于以太网交换机的协议，旨在解决生成树协议（STP）的一些局限性。
本文将详细介绍MSTP协议的背景、原理、工作机制和优势。
一、背景在以太网中，生成树协议（STP）用于防止环路，并确保网络中只有一条活动路径。
然而，STP存在一些问题，例如性能低下、利用率低、配置复杂等。
为了解决这些问题，IEEE 802.1s标准提出了MSTP协议。
二、原理MSTP协议基于RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）扩展而来，通过将网络划分为多个实例（Instance）来实现多重生成树。
每个实例都有一个独立的生成树，可以根据网络拓扑和需求进行配置。
三、工作机制1. 配置桥优先级：在MSTP网络中，所有交换机都有一个桥优先级，用于选择生成树的根桥。
桥优先级越低，优先级越高。
2. 配置实例：管理员可以根据需求创建多个实例，并将端口分配给相应的实例。
每个实例都有一个实例优先级，用于选择实例的根桥。
3. 生成树计算：MSTP使用生成树计算单元（IST）和实例生成树计算单元（CIST）来计算生成树。
IST是所有实例的公共生成树，CIST是每个实例的独立生成树。
4. BPDU传输：交换机通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）来进行生成树计算和信息交换。
BPDU中包含根桥ID、桥优先级、端口优先级等信息。
5. 生成树收敛：当网络拓扑发生变化时，MSTP会根据新的BPDU信息进行生成树的重新计算和收敛，以确保网络的稳定性和可靠性。
四、优势1. 灵活性：MSTP允许管理员根据网络需求划分多个实例，每个实例可以有不同的生成树，提供更大的灵活性和可配置性。
2. 性能优化：MSTP通过并行计算多个实例的生成树，提高了网络利用率和性能。
相比于STP，MSTP可以更好地适应大型网络环境。
mstp协议简介
mstp协议简介MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多重生成树协议）是一种用于构建冗余网络的协议，它基于IEEE 802.1Q标准，并在此之上进行了扩展。
MSTP协议允许网络管理员在一个网络内部构建多个生成树，以实现更高效的网络流量管理和故障恢复。
一、背景和目的MSTP协议的出现是为了解决传统生成树协议（如STP和RSTP）在大型网络中的局限性。
传统生成树协议只能构建一个生成树，无法充分利用网络中的带宽资源。
而MSTP协议通过划分网络为多个实例，每个实例可以构建一个独立的生成树，从而实现更好的负载均衡和冗余保护。
二、MSTP协议工作原理1. 实例和实例树MSTP协议将网络划分为多个实例，每个实例对应一个独立的生成树。
实例树是由桥接器和端口组成的树状结构，用于转发数据帧。
2. 实例标识每个实例都有一个唯一的实例标识（Instance ID），用于区分不同的实例。
实例标识由16位的实例标识值组成，取值范围为0-4095。
3. 桥优先级和桥ID每个桥接器都有一个桥优先级和桥ID，用于在MSTP协议中选择根桥和生成树路径。
桥优先级是一个16位的值，用于比较不同桥接器的优先级。
桥ID由桥优先级和桥MAC地址组成。
4. 生成树计算MSTP协议使用生成树计算算法来确定每个实例的根桥和生成树路径。
生成树计算算法基于最小生成树算法，通过比较桥ID和端口优先级来选择最佳的生成树路径。
5. 端口角色和端口状态MSTP协议定义了不同的端口角色和端口状态，用于确定每个端口在生成树中的作用和状态。
常见的端口角色包括根端口、指定端口和非指定端口；常见的端口状态包括指定状态、阻塞状态和转发状态。
三、MSTP协议的优势1. 负载均衡：MSTP协议允许网络管理员根据实际需求划分网络为多个实例，每个实例可以构建一个独立的生成树。
这样可以实现对网络流量的有效控制和负载均衡，提高网络的整体性能。
2. 冗余保护：MSTP协议支持快速的故障恢复机制，当网络中发生链路故障时，它可以快速重新计算生成树，确保网络的可用性和可靠性。
STP生成树原理和配置
STP生成树原理和配置STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写。
该协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。
STP的基本原理是，通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文（在IEEE 802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。
配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
生成树协议STP/RSTP1. 技术原理：STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。
由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。
当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。
2. 功能介绍：生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。
STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。
新型以太单板支持符合ITU-T 802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。
但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢（即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。
目前在MSTP 组成环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多，系统采用依然是SDH MS-SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。
802.1S
802.1sIEEE 802.1s标准中的多生成树（Multiple Spanning Tree ，MST）技术把IEEE 802.1w 快速单生成树（RST）算法扩展到多生成树，这为虚拟局域网（VLANs）环境提供了快速收敛和负载均衡的功能，是IEEE 802.1 VLAN标记协议的扩展协议。
1．MST工作原理IEEE802.1s引入了IST（Single Spanning Tree，单生成树）概念和MST实例。
IST是一种RSTP实例，它扩展了MST区域内的802.1D单一生成树。
IST连接所有MST网桥，并从边界端口发出、作为贯穿整个网桥域的虚拟网桥。
MST实例（MSTI）是一种仅存在于区域内部的RSTP实例。
它可以默认运行RSTP，无须额外配置。
不同于IST的是，MSTI在区域外既不与BPDU交互，也不发送BPDU。
MST可以与传统的PVST+交换机互操作。
思科实施定义了16种实例：一个IST（实例0）和15个MSTI，而IEEE 802.1s则支持一个IST 和63个MSTI。
RSTP和MSTP都能够与传统生成树协议互操作。
但是，当与传统网桥交互时，IEEE 802.1w的快速融合优势就会失去。
为保留与基于IEEE 802.1d网桥的向后兼容性，IEEE 802.1s协议网桥在其端口上接听IEEE 802.1d格式的BPDU（网桥协议数据单元）。
如果收到了IEEE 802.1d BPDU，端口会采用标准IEEE 802.1d行为，以确保兼容性。
采用MST技术后，可以通过干道（trunks）建立多个生成树，关联VLANs到相关的生成树进程，而且每个生成树进程具有独立于其他进程的拓扑结构。
MST还提供了多个数据转发路径和负载均衡，提高了网络容错能力，因为一个进程（转发路径）的故障不会影响其他进程（转发路径）。
每台运行MST的交换机都拥有单一配置，包括一个字母数字式配置名、一个配置修订号和一个4096部件表，与潜在支持某个实例的各4096 VLAN相关联。
任务2.9 多生成树协议MSTP配置
配置ØSTP/RSTP弊端Ø多生成树协议MSTPØMST域配置ØMSTI拓扑设计ØMSTP配置流程ØMSTP配置命令•在STP/RSTP环境下只能构造一棵生成树，即网络中所有VLAN共用这一棵树。
正常情况下，所有流量都沿主链路传输，而备份链路将一直处于空闲状态，线路资源没有充分利用。
•多生成树协议MSTP可以基于不同实例构造出不同的生成树，基于合理的规划设计，可实现数据流量的负载分担，提高网络的通信效率。
•本次任务介绍MSTP的基本原理和配置方法。
Ø网络中存在多个VLAN时，基于STP/RSTP协议运算只能构造一棵生成树，所有VLAN的主备链路一致，流量都通过主链路通信，备份链路始终处于空闲状态。
Ø多生成树协议MSTP可以基于实例（VLAN分组）构建不同的生成树，使不同VLAN的流量沿不同路径转发，实现数据流量的负载分担。
ØMSTP可实现设备在不同实例中对应不同的主备状态，从而使通信线路互为备份，提高网络的容错能力。
STP/RSTP单生成树MSTP多生成树（1）MSTP基本概念ØMSTP把一个交换网络划分成1个或多个MST域（Multiple Spanning TreeRegion），每个MST域内生成1棵或多棵生成树，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。
每个MSTI都使用单独的RSTP算法。
MSTP网络层次结构（1）MSTP术语ØMST域：由多台交换设备以及它们之间的网段所构成。
ØMSTI：MST域内的生成树实例，每个实例对应一棵生成树。
ØCST：连接所有MST域的一棵生成树。
ØIST：各MST域内实例ID为0的一棵生成树，通常称为MSTI0。
公共生成树CST（1）MSTP术语ØCIST：连接一个交换网络内所有交换设备的单生成树。
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多生成树原理及配置
多生成树（Multiple Spanning Tree，MST）是由IEEE 802.1Q标准所定义的一种技术，它使得网络中的交换机可以支持多个虚拟局域网（Virtual LAN，VLAN），而且每个VLAN 上面的数据流都可以使用不同的生成树来保证网络的可靠性和高效性。
这篇文章将介绍多生成树的原理和配置方法。
在一个网络中，通常会存在不止一个VLAN，而每个VLAN上面的数据流都需要进行独立的转发。
在这种情况下，如果采用单一的生成树协议来控制所有的VLAN，那么数据流之间就会互相干扰，导致网络性能不佳。
因此，多生成树技术应运而生，它允许网络中有多个生成树，每个生成树都对应一个VLAN，这样不同的数据流就可以使用不同的生成树，实现彼此独立且高效的转发。
多生成树的实现是通过在交换机之间进行协议交流来实现的。
各个交换机之间进行的协议是多生成树协议，它可以协调不同的生成树，使得交换机可以根据VLAN的配置来选择合适的生成树。
在网络中部署多生成树需要满足以下两个条件：
（1）交换机支持多生成树协议
一般来说，多生成树协议包括以下三种：
（1）IEEE 802.1s
（3）Rapid PVST+
在多生成树协议中，需要配置以下参数：
（1）Bridge Priority：桥优先级，多生成树协议中，每个交换机都有一个关键属性，即桥优先级，桥优先级数值越小，排名越高，也就是说会成为生成树的根。
（2）Bridge ID：桥ID，一般为桥优先级和MAC地址的组合，若优先级相同则按照MAC 地址大小排序。
（3）Path Cost：路径消耗，用于计算单个端口在生成树中的优先级。
（4）Port Priority：端口优先级，用于决定在某个交换机上哪个端口应该作为生成树的根。
（1）在同一台交换机上，不同生成树之间的端口不能互相连接。
（3）在部署多生成树时，需要确保网络中存在的所有交换机都支持多生成树协议，并且配置完全一致。
（4）在多生成树的配置中，桥ID可以设置为不同的值，但是桥优先级需要设置为相同的值，否则生成树计算将无法完成。
总之，多生成树技术的配置相对较为复杂，但是它能够提高网络的可靠性和高效性，特别是在大型企业网络中，它更是必不可少的一种技术。