华为eNSP：MSTP

23zhgjx-NanKon2024-11-14 20:51

一、什么是MSTP？

1、MSTP是IEEE 802.1S中定义的生成树协议，MSTP兼容STP和RSTP，既可以快速收敛，也提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

2、MSTP可以将一个或多个VLAN映射到一个Instance(实例)，在基于Instance计算生成树，映射到同一个Instance的VLAN共享一颗生成树。

二、为什么要用MSTP，MSTP的改进有哪些？

MSTP（多生成树协议）是一种用于防止网络中形成环路的高级技术，它允许在多个VLAN上实现生成树，以优化网络带宽利用率并确保网络的稳定性。MSTP的使用原因具体如下：

  • 负载均衡：MSTP通过多生成树实例实现VLAN间的流量负载均衡，避免了单一VLAN阻塞后的流量浪费问题。

  • 增大生成树网络：MSTP将一个大的生成树网络分割成多个小的生成树区域，每个区域内运行独立的生成树实例，从而增大了生成树网络的规模。

  • 扩展特性：MSTP引入了生成树的扩展特性，如root guard和BPDU guard等，增强了网络的安全性和稳定性。

MSTP对STP和RSTP的改进之处体现在以下几个方面：

  • 多实例支持：MSTP支持多个生成树实例，每个实例可以独立处理不同的VLAN，从而实现VLAN间的负载均衡。

  • 快速收敛：MSTP继承了RSTP的快速收敛特性，能够在网络拓扑发生变化时迅速重新计算生成树。

  • 端口角色和状态优化：MSTP对端口角色进行了增补，并简化了端口状态，使得生成树协议的理解及部署更加简便。

  • BPDU格式和处理改进：MSTP对配置BPDU的格式进行了改进，并优化了BPDU的处理方式，加快了收敛速度。

  • 兼容性：MSTP兼容STP和RSTP，既可以快速收敛，也提供了数据转发的多个冗余路径。

三、MSTP与RSTP、STP的区别。

  1. 收敛速度

    （1）STP ：收敛速度较慢，需要等待较长时间来完成拓扑的重新构建。 （2）RSTP ：显著提高了收敛速度，通过引入新的机制如加速端口状态转换和增加BPDU的传输频率，实现更快的故障检测和路径重计算。 （3）MSTP：不仅继承了RSTP的快速收敛特性，还允许不同VLAN的流量沿各自的路径分发，进一步提高了收敛速度。

  2. 端口角色

    （1）STP ：定义了根端口、指定端口和阻塞端口等基本端口角色。 （2）RSTP ：增加了一些新的端口角色和状态，如备份端口等。 （3）MSTP：根据不同的生成树实例有不同的端口角色和状态，包括根端口、指定端口、Alternate端口、Backup端口、边缘端口、Master端口和域边缘端口。

  3. VLAN支持

    （1）STP ：只能支持单个生成树实例，无法对多个VLAN进行独立管理。 （2）RSTP ：与STP一样，只能支持单个生成树实例，无法按VLAN阻塞冗余链路。 （3）MSTP：可以支持多个生成树实例，实现对多个VLAN的独立管理，从而提高了网络的灵活性和可扩展性。

  4. 应用场景

    （1）STP ：适用于无需区分用户或业务流量的网络环境，所有VLAN共享一棵生成树。 （2）RSTP ：同样适用于无需区分用户或业务流量的网络环境，但提供了更快的收敛速度 （3）MSTP：适用于需要区分用户或业务流量并实现负载分担的网络环境，不同的VLAN通过不同的生成树转发流量。

四、MSTP的作用与功能。

  1. 防止网络环路：MST通过建立多个生成树实例，将VLANs关联到相关的生成树进程，每个生成树进程具备单独于其他进程的拓扑结构。这样，即使某个VLAN发生故障，也不会影响到其他VLAN的数据转发，从而有效防止了网络环路的形成。

  2. 实现数据转发的冗余路径：MSTP提供了多个数据转发路径，当一个路径发生故障时，可以迅速切换到其他路径，保证数据的持续传输。这种机制提高了网络的容错能力，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）。

  3. 支持VLAN间的负载均衡：MSTP允许不同VLAN的流量沿各自的路径分发，从而实现了VLAN间的负载均衡。这有助于优化网络资源的使用，提高网络的整体性能。

  4. 快速收敛：MSTP兼容STP和RSTP，并弥补了它们的缺陷。它既可以快速收敛，也能使不同VLAN的流量沿各自的路径分发，为冗余链路提供了更好的负载分担机制。

  5. VLAN映射表：MSTP设置VLAN映射表，把VLAN和生成树联系起来。通过增加"实例"这个概念，将多个VLAN整合到一个集合中，以节省通信开销和资源占用率。

  6. 多生成树实例：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）。

  7. 端口角色和状态：MSTP根据不同的生成树实例有不同的端口角色和状态，包括根端口、指定端口、Alternate端口、Backup端口、边缘端口、Master端口和域边缘端口等。这些端口角色和状态的定义使得MSTP能够更加灵活地管理网络流量和路径选择。

五、实验拓扑及命令和步骤。

实验目的：

  1. 熟悉RSTP的应用场景
  2. 掌握RSTP的配置方法
    实验步骤：
    1.创建VLAN
    2.设置trunk
  3. 配置MSTP//
    stp region-configuration //进入MST域视图
    region-name hcip //MSTP的域名为hcip
    revision-level 1 //MST域的修订级别为1，默认为0
    instance 1 vlan 10 30 50 70 //实例1关联vlan 10 30 50 70
    instance 2 vlan 20 40 60 80 //实验2关系vlan 20 40 60 80
    active region-configuration //激活MST域的配置
  4. 配置主根网桥和备用根网桥
  5. 查看实例1的接口角色
  6. 查看实例2的接口角色

实验命令：

LSW1的配置

<Huawei>sy

[Huawei]undo info-center enable

[Huawei]sysname LSW1

[LSW1]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80 //创建vlan

[LSW1]port-group 1 //创建组

[LSW1-port-group-1]group-member g0/0/1 //将接口加入组

[LSW1-port-group-1]group-member g0/0/7

[LSW1-port-group-1]group-member g0/0/6

[LSW1-port-group-1]group-member g0/0/4

[LSW1-port-group-1]port link-type trunk

[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk

[LSW1-GigabitEthernet0/0/7]port link-type trunk

[LSW1-GigabitEthernet0/0/6]port link-type trunk

[LSW1-GigabitEthernet0/0/4]port link-type trunk

[LSW1-port-group-1]port trunk allow-pass vlan all

[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all

[LSW1-GigabitEthernet0/0/7]port trunk allow-pass vlan all

[LSW1-GigabitEthernet0/0/6]port trunk allow-pass vlan all

[LSW1-GigabitEthernet0/0/4]port trunk allow-pass vlan all

[LSW1-port-group-1]quit

[LSW1]stp enable //开启STP

[LSW1]stp mode mstp //STP的模式为MSTP

[LSW1]stp region-configuration //进入MSTP域视图

[LSW1-mst-region]region-name hcip //MSTP域名为hcip

[LSW1-mst-region]revision-level 1 //MST修订级别为1，默认为0

[LSW1-mst-region]instance 1 vlan 10 30 50 70 //实例1关联 vlan 10 30 50 70

[LSW1-mst-region]instance 2 vlan 20 40 60 80 //实例2关联 vlan 20 40 60 80

[LSW1-mst-region]active region-configuration //激活MST域的配置

[LSW1-mst-region]quit

[LSW1]stp instance 1 root primary //实例1的根网桥

[LSW1]stp instance 2 root secondary //实例2的备用根网桥

[LSW1]display stp instance 1 brief //查看实例1的端口角色

[LSW1]display stp instance 2 brief //查看实例2的端口角色

LSW2的配置

<Huawei>system-view

[Huawei]undo info-center enable

[Huawei]sysname LSW2

[LSW2]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80

[LSW2]port-group 1

[LSW2-port-group-1]group-member g0/0/1

[LSW2-port-group-1]group-member g0/0/7

[LSW2-port-group-1]group-member g0/0/5

[LSW2-port-group-1]group-member g0/0/2

[LSW2-port-group-1]port link-type trunk

[LSW2-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk

[LSW2-GigabitEthernet0/0/7]port link-type trunk

[LSW2-GigabitEthernet0/0/5]port link-type trunk

[LSW2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk

[LSW2-port-group-1]port trunk allow-pass vlan all

[LSW2-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all

[LSW2-GigabitEthernet0/0/7]port trunk allow-pass vlan all

[LSW2-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan all

[LSW2-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all

[LSW2-port-group-1]quit

[LSW2]stp enable

[LSW2]stp mode mstp

[LSW2]stp region-configuration

[LSW2-mst-region]region-name hcip

[LSW2-mst-region]revision-level 1

[LSW2-mst-region]instance 1 vlan 10 30 50 70

[LSW2-mst-region]instance 2 vlan 20 40 60 80

[LSW2-mst-region]active region-configuration

[LSW2-mst-region]quit

[LSW2]stp instance 1 root secondary //实例1的备用根网桥

[LSW2]stp instance 2 root primary //实例2的根网桥

[LSW2]display stp instance 1 brief //查看实例1的端口角色

[LSW2]display stp instance 2 brief //查看实例2的端口角色

LSW3的配置

<Huawei>system-view

[Huawei]undo info-center enable

[Huawei]sysname LSW3

[LSW3]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80

[LSW3]port-group 1

[LSW3-port-group-1]group-member g0/0/4

[LSW3-port-group-1]group-member g0/0/5

[LSW3-port-group-1]group-member g0/0/3

[LSW3-port-group-1]port link-type trunk

[LSW3-GigabitEthernet0/0/4]port link-type trunk

[LSW3-GigabitEthernet0/0/5]port link-type trunk

[LSW3-GigabitEthernet0/0/3]port link-type trunk

[LSW3-port-group-1]port trunk allow-pass vlan all

[LSW3-GigabitEthernet0/0/4]port trunk allow-pass vlan all

[LSW3-GigabitEthernet0/0/5]port trunk allow-pass vlan all

[LSW3-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan all

[LSW3-port-group-1]quit

[LSW3]stp enable

[LSW3]stp mode mstp

[LSW3]stp region-configuration

[LSW3-mst-region]region-name hcip

[LSW3-mst-region]revision-level 1

[LSW3-mst-region]instance 1 vlan 10 30 50 70

[LSW3-mst-region]instance 2 vlan 20 40 60 80

[LSW3-mst-region]active region-configuration

[LSW3-mst-region]quit

[LSW3]interface g0/0/1

[LSW3-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable //设置G0/0//1端口为边缘端口

[LSW3-GigabitEthernet0/0/1]quit

[LSW3]display stp instance 1 brief //查看实例1的端口角色

[LSW3]display stp instance 2 brief //查看实例2的端口角色

LSW4的配置

<Huawei>sy

[Huawei]undo info-center enable

[Huawei]sysname LSW4

[LSW4]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80

[LSW4]port-group 1

[LSW4-port-group-1]group-member g0/0/2

[LSW4-port-group-1]group-member g0/0/6

[LSW4-port-group-1]group-member g0/0/3

[LSW4-port-group-1]port link-type trunk

[LSW4-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk

[LSW4-GigabitEthernet0/0/6]port link-type trunk

[LSW4-GigabitEthernet0/0/3]port link-type trunk

[LSW4-port-group-1]port trunk allow-pass vlan all

[LSW4-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all

[LSW4-GigabitEthernet0/0/6]port trunk allow-pass vlan all

[LSW4-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass vlan all

[LSW4-port-group-1]quit

[LSW4]stp enable

[LSW4]stp mode mstp

[LSW4]stp region-configuration

[LSW4-mst-region]region-name hcip

[LSW4-mst-region]revision-level 1

[LSW4-mst-region]instance 1 vlan 10 30 50 70

[LSW4-mst-region]instance 2 vlan 20 40 60 80

[LSW4-mst-region]active region-configuration

[LSW4-mst-region]quit

[LSW4]interface g0/0/1

[LSW4-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable //设置G0/0//1端口为边缘端口

[LSW4-GigabitEthernet0/0/1]quit

[LSW4]display stp instance 1 brief //查看实例1的端口角色

[LSW4]display stp instance 2 brief //查看实例2的端口角色

六、总结

1、MSTP通过引入多生成树实例、快速收敛机制、端口角色和状态优化以及BPDU格式和处理的改进，显著提升了网络的性能和可靠性。这些改进使得MSTP成为现代网络环境中防止环路、实现负载均衡和提高网络容错能力的重要工具。

2、多生成树协议（MSTP）在现代网络中扮演着至关重要的角色。它不仅提高了网络的可靠性和效率，还为网络管理员提供了更多的配置和管理选项

3、MSTP在继承STP和RSTP优点的基础上，通过引入多实例生成树和快速收敛机制，极大地提高了网络的性能和可靠性。在选择生成树协议时，应根据具体的网络环境和需求来做出合适的选择。

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