华为ensp：MSTP

[第一章：铺垫------为什么需要 MSTP？](#第一章：铺垫——为什么需要 MSTP？)

第二章：主角登场------MSTP（多生成树协议）

[第三章：MSTP 的端口状态和角色](#第三章：MSTP 的端口状态和角色)

[第四章：MSTP 是如何工作的？](#第四章：MSTP 是如何工作的？)

第五章：实验

为什么会产生MSTP：单点故障---冗余---环路---STP(STP收敛速度过慢)---RSTP（单一生成树）---MSTP

第一章：铺垫------为什么需要 MSTP？

想象一个公司，有一座三层楼的办公楼：

1楼： 行政部、财务部
2楼： 研发部
3楼： 市场部

公司要组建内部网络，为了保证网络稳定（一条线路断了，另一条还能用），网络工程师在所有楼层之间都铺设了两条网线，形成一个"环形"网络。

第一代网络：没有规则（广播风暴）

一开始，所有交换机都傻傻地转发所有数据。结果，一个数据包在这个环里跑个不停，越复制越多，最终网络被垃圾数据堵死，彻底瘫痪。这叫广播风暴。

第二代网络：STP（生成树协议）------ 交通警察

为了解决环路问题，引入了 STP 这个"交通警察"。它的核心思想是：在环状网络中，逻辑上"阻塞"掉一些端口，把"环"变成"树"，这样就没有环路了。

它做了什么？ STP 通过一系列选举，在所有线路中只留下一条主要道路（活动链路），其他备份道路全部放上"此路不通"（阻塞状态）的牌子。
结果： 网络稳定了，没有环路了。太好了！
问题：
1. 资源浪费： 明明有两条物理线路，却只用一条。备份线路平时完全闲置。
2. 所有部门走一条路： 无论行政部访问财务部，还是研发部访问市场部，所有数据流量都挤在那唯一的一条活动链路上。路口容易拥堵，效率低下。

第三代网络：RSTP与PVST+ ------ 更快、更智能的专用车道

第一步：先提升速度------RSTP

STP最大的问题之一是收敛太慢 （从检测到故障到网络恢复，可能需要30-50秒）。RSTP应运而生，它改变了端口状态和角色机制 ，实现了秒级甚至亚秒级收敛。

RSTP的核心改进：

端口角色更丰富： 除了根端口、指定端口，增加了替代端口 和备份端口，可以快速接替失效端口的工作。
端口状态简化： 从STP的5种状态（禁用、阻塞、监听、学习、转发）简化为3种：丢弃、学习、转发。
主动的确认机制： 使用P/A（提议/同意）握手机制，可以快速将端口过渡到转发状态。
更快的BPDU处理： BPDU像"心跳包"，超时未收到就立即触发重新计算。

比喻：

STP 像老式交通系统：道路坏了，交警要层层上报，等命令下来再指挥绕行，反应很慢。
RSTP 像智能交通系统：每个路口都有智能传感器，道路一坏，相邻路口立即自动调整信号灯，指挥车辆绕行，反应极快。

第二步：再增加负载均衡能力------PVST+

PVST+（按VLAN生成树协议+）本质上是思科的私有协议，它将RSTP的快速收敛机制与每VLAN一棵树的理念结合起来。

所以更准确的描述是：

RSTP 解决了 "慢" 的问题（收敛速度）。
PVST+ 在RSTP的基础上，解决了 "笨" 的问题（所有流量走一条路）。

PVST+ = RSTP的快速引擎 + 每VLAN一棵树的分流策略

PVST+的完整优缺点

工作原理（比喻升级版）：

现在马路不仅有了专用车道 （每个VLAN一棵树），而且每个路口都配备了智能交通系统 （RSTP）。一旦某条车道发生事故（链路故障），智能系统会在1秒内通知所有相关车辆（VLAN流量）绕行。

优点：

负载均衡： 不同VLAN流量走不同路径。
快速收敛： 得益于RSTP，拓扑变化后恢复极快（通常1-2秒）。
资源利用： 备份链路被有效利用。

致命缺点（依然存在）：

CPU/内存开销巨大： 每个VLAN独立运行一棵生成树。如果有100个VLAN，交换机就要维护100棵完整的生成树。每棵树都有自己的BPDU需要发送和处理。
管理复杂： 网络管理员需要为大量VLAN配置和维护生成树参数，工作量巨大。
扩展性差： 当VLAN数量达到数百甚至上千时，PVST+的开销会成为网络的性能瓶颈。

第二章：主角登场------MSTP（多生成树协议）

现在，我们急需一个既能让流量分流（负载均衡），又不会造成太大负担 的协议。这就是 MSTP！

1. MSTP 的核心思想是什么？------ "分组管理"

MSTP 说：没必要每个VLAN都单独一棵树！把拓扑结构相同的VLAN"分组"，同一个组共享一棵生成树就行了。

继续用公司的例子：

拓扑发现： 其实整个公司的物理线路就两种走向：左半边的线路和右半边的线路。
分组：
- 实例1（Instance 1）： 让所有需要走左边线路 的VLAN（比如行政部VLAN10、财务部VLAN11）加入这个组。这个组对应的树叫 MSTI 1（多生成树实例1）。
- 实例2（Instance 2）： 让所有需要走右边线路 的VLAN（比如研发部VLAN20、市场部VLAN30）加入这个组。这个组对应的树叫 MSTI 2。
- 实例0（Instance 0）： 这是一个特殊实例，叫做 IST（内部生成树） 。所有默认的、没有被手动分配的VLAN，都自动属于这个实例。 它也是连接整个MST区域的基础。

这样一来：

交换机只需要计算 2棵生成树（MSTI 1 和 MSTI 2），而不是50棵。负担大大减轻！
流量依然实现了负载均衡。
备份机制完好无损。

2. MSTP 的三个关键概念

MST 区域（Region）：
- 是什么： 一组具有相同MST配置的交换机的集合。
- 配置包括什么（三要素）：
  - 区域名（Name）： 比如"Beijing-Office"。
  - 修订等级（Revision）： 一个数字，比如1。当您更改区域配置时，需要递增这个号码，以便其他交换机识别配置已更新。
  - VLAN-实例映射表（VLAN-to-Instance Mapping）： 这就是前面说的"分组名单"，明确规定了哪个VLAN属于哪个实例。
- 重要性： 只有配置完全相同的交换机，才能在同一个MST区域里"对话"，计算同一套生成树。配置不同的交换机被视为属于另一个区域。
MST 实例（Instance）：
- 是什么： 就是前面提到的"组"。每个实例独立运行一棵生成树算法。
- 种类：
  - IST（实例0）： 默认实例，所有VLAN的"默认归属地"。
  - MSTI 1-4094： 用户自定义的实例。我们可以创建多个来实现复杂的负载均衡。
CST（公共生成树）和 CIST（公共内部生成树）：
- 当网络中有多个 MST 区域 ，或者还存在运行 普通STP/RSTP 的旧交换机时，MSTP 需要将这些不同的部分"粘合"成一个整体，确保整个大型网络没有环路。
- CIST 就是这棵覆盖整个网络的、总的生成树。它由每个区域的IST相互连接而成。

第三章：MSTP 的端口状态和角色

MSTP的端口角色是其实现快速收敛 和复杂拓扑管理的核心。它继承并扩展了RSTP的角色。

1. 基础角色（来自RSTP）

这些是每棵生成树实例（包括IST和各个MSTI）内部存在的角色：

端口角色	英文	作用	在您的图中可能的位置
根端口	Root Port (RP)	非根桥上，去往根桥路径最优的端口。是交换机接收BPDU的端口，也是转发数据的主出口。	假设SW1是根桥，那么SW2和SW3上指向SW1的端口就是RP。
指定端口	Designated Port (DP)	在每个网段（链路）上，负责向下游转发BPDU和数据的端口。根桥的所有活动端口都是DP。	根桥SW1连接SW2和SW3的两个端口都是DP。SW2和SW3之间链路上，也会有一个被选为DP。
替代端口	Alternate Port (AP)	根端口的备份。它从其他交换机收到了更优的BPDU，因此被阻塞。如果根端口失效，AP会立刻接管成为新的RP。	在SW2或SW3上，如果有一个端口收到来自第三方（图中未画出）的更好BPDU，它就会成为AP。
备份端口	Backup Port (BP)	指定端口的备份。它从自己所在的交换机的另一个端口收到了BPDU（表明本交换机在这个网段上有两个端口），因此被阻塞。如果指定端口失效，BP会接管。	如果SW2通过两条链路连接同一个下游交换机（形成自环），其中一条链路的端口就会成为BP。

简单记忆：

AP是RP的备胎（来自"别人"的更好BPDU）
BP是DP的备胎（来自"自己"的BPDU）

2. MSTP 特有角色（用于连接区域）

这些角色是MSTP为了管理多个区域 而引入的，主要出现在区域边界。

端口角色	英文	作用	关键理解
Master端口	Master Port	在MST区域中，通往CIST总根桥（可能在另一个区域）的最短路径上的那个端口。它是区域通往外部世界的"大门" 。一个区域只有一个Master端口。	这是MSTP中最重要的特有角色。它不属于任何一个MSTI，而是属于CIST。负责将区域内部的IST连接到外部网络。
域边缘端口	Region Boundary Port	处于MST区域边界、连接另一个MST区域或运行其他STP协议设备的端口。Master端口一定是域边缘端口，但域边缘端口不一定是Master端口（如果该区域有多个出口）。	它是区域间BPDU格式转换的"翻译官"。在这个端口上，既处理MSTP格式的BPDU，也处理STP/RSTP格式的BPDU。

3. 便利角色

端口角色	说明
边缘端口	直接连接终端设备（如PC、服务器）的端口。这类端口不参与STP计算，直接进入转发状态，可加快网络接入速度。如果收到BPDU，会立刻失去边缘端口身份。

4. 端口状态（3 种）

Forwarding（转发）：既转发用户流量，也处理生成树协议报文。
Learning（学习）：不转发用户流量，但学习 MAC 地址，为转发做准备（默认 15 秒，RSTP/MSTP 中可快速跳过）。
Discarding（丢弃）：既不转发用户流量，也不学习 MAC 地址，仅处理生成树协议报文（对应 STP 的 Blocking 和 Listening 状态）。

第四章：MSTP 是如何工作的？

选举总根桥： 整个网络（所有区域）会选举出一个根交换机，作为CIST的根。
选举区域根桥： 在每个MST区域内部，为每个MSTI（包括IST）选举一个区域根交换机。这个根桥负责引导本区域内的该实例流量。
端口角色确定： 和STP类似，在每个实例中，端口会被赋予不同角色：
- 根端口（RP）： 去往根桥方向的最佳端口。
- 指定端口（DP）： 在网段上负责转发数据的端口。
- 替代端口（AP）： 备份端口，被阻塞。
- （MSTP继承自RSTP，端口状态更少，收敛更快）
VLAN流量转发： 交换机根据数据帧所属的VLAN，查"分组名单"（VLAN-实例映射表），决定这个数据应该走哪棵实例树（MSTI），然后按照那棵树的端口角色决定从哪个端口转发出去。

第五章：实验

（1）实验目的及步骤

实验目的：

熟悉RSTP的应用场景
掌握RSTP的配置方法

实验步骤：

1.创建VLAN

2.设置trunk

配置MSTP
配置主根网桥和备用根网桥
查看实例1的接口角色
查看实例2的接口角色

（2）实验拓扑及配置

LSW1：

<Huawei>system-view
$Huawei\]undo info-center enable \[Huawei\]sysname LSW1 \[LSW1\]port-group 1 //创建端口组1 \[LSW1-port-group-1\]group-member g0/0/1 \[LSW1-port-group-1\]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 \[LSW1\]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80 \[LSW1\]stp enable \[LSW1\]stp mode mstp //切换至MSTP \[LSW1\]stp region-configuration //进入MST域配置视图 \[LSW1-mst-region\]region-name hcip //配置 MST 域的名称为hcip \[LSW1-mst-region\]revision-level 1 //配置 MST 域的修订级别为 1；所有同域交换机的修订级别必须一致，用于区分不同的 MST 域配置版本 \[LSW1-mst-region\]instance 1 vlan 10 30 50 70 \[LSW1-mst-region\]instance 2 vlan 20 40 60 80 \[LSW1-mst-region\]active region-configuration //激活当前配置的 MST 域参数（域名称、修订级别、VLAN - 实例映射） \[LSW1-mst-region\]quit \[LSW1\]stp instance 1 root primary //根网桥 \[LSW1\]stp instance 2 root secondary //备网桥 \[LSW1\]display stp instance 1 brief \[LSW1\]display stp instance 2 brief **LSW2：** \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 \[LSW2\]undo info-center enable \[LSW2\]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 //备网桥 \[LSW2\]stp instance 2 root primary //根网桥 \[LSW2\]display stp instance 1 brief \[LSW2\]display stp instance 2 brief **LSW3：** \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 g0/0/3 \[LSW3-port-group-1\]group-member g0/0/5 \[LSW3-port-group-1\]port link-type trunk \[LSW3-GigabitEthernet0/0/4\]port link-type trunk \[LSW3-GigabitEthernet0/0/3\]port link-type trunk \[LSW3-GigabitEthernet0/0/5\]port link-type trunk \[LSW3-port-group-1\]port trunk allow-pass vlan all \[LSW3-GigabitEthernet0/0/4\]port trunk allow-pass vlan all \[LSW3-GigabitEthernet0/0/3\]port trunk allow-pass vlan all \[LSW3-GigabitEthernet0/0/5\]port trunk allow-pass vlan all \[LSW3-port-group-1\]quit \[LSW3\]undo info-center enable \[LSW3\]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 //边缘端口 \[LSW3-GigabitEthernet0/0/1\]quit \[LSW3\]quit \display stp instance 1 brief \display stp instance 2 brief **LSW4：** \system-view \[Huawei\]undo info-center enable \[Huawei\]sysname LSW4 \[LSW4\]port-group 1 \[LSW4-port-group-1\]group-member g0/0/3 \[LSW4-port-group-1\]group-member g0/0/6 \[LSW4-port-group-1\]group-member g0/0/2 \[LSW4-port-group-1\]port link-type trunk \[LSW4-GigabitEthernet0/0/3\]port link-type trunk \[LSW4-GigabitEthernet0/0/6\]port link-type trunk \[LSW4-GigabitEthernet0/0/2\]port link-type trunk \[LSW4-port-group-1\]port trunk allow-pass vlan all \[LSW4-GigabitEthernet0/0/3\]port trunk allow-pass vlan all \[LSW4-GigabitEthernet0/0/6\]port trunk allow-pass vlan all \[LSW4-GigabitEthernet0/0/2\]port trunk allow-pass vlan all \[LSW4-port-group-1\]quit \[LSW4\]undo info-center enable \[LSW4\]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 \[LSW4-GigabitEthernet0/0/1\]quit \[LSW4\]quit \display stp instance 1 brief \[LSW4\]vlan batch 10 20 30 40 50 60 70 80 \[LSW4\]quit \display stp instance 1 brief \display stp instance 2 brief$

对LSW1的g0/0/1端口进行抓包分析

一、MST 域的核心配置（决定是否属于同一域）

从信息可以看出当前交换机所在 MST 域的关键配置：

MST Config name ：hcip → 域名为hcip
MST Config revision ：1 → 修订级别为 1
MST Config digest ：1776645fb25130b68f343c3522da8eeb → 是 "域名 + 修订级别 + VLAN - 实例映射表" 的哈希值（自动生成）
只有其他交换机的域名、修订级别、VLAN - 实例映射表完全一致时，才能和这台交换机属于同一个 MST 域。

二、CIST（公共和内部生成树）的状态

CIST 是整个 MSTP 网络的总生成树，这里展示了当前交换机在 CIST 中的信息：

CIST Internal Root Path Cost ：20000 → 当前交换机到CIST 根桥的路径开销（路径开销由链路带宽决定，比如 1Gbps 链路默认开销是 2000）
CIST Bridge Identifier ：32768 / 0 / 4c:1f:cc:b8:30:0b → 当前交换机的 CIST 桥 ID：
- 前半部分32768是桥优先级（默认值）
- 后半部分4c:1f:cc:b8:30:0b是交换机 MAC 地址
CIST Remaining hops ：19 → MSTP 报文的剩余跳数（默认最大跳数是 20，这里表示还能转发 19 次）

三、MSTI（多生成树实例）的域内根信息

MSTI 是 MST 域内的独立生成树，这里展示了 Instance 1 和 Instance 2 的域内根桥：

MSTID 1, Regional Root Identifier ：0 / 4c:1f:cc:b8:30:0b → Instance 1 的域内根桥 是4c:1f:cc:b8:30:0b（即当前交换机自身，因为桥 ID 和上面的 CIST 桥 ID 一致）
MSTID 2, Regional Root Identifier ：0 / 4c:1f:cc:e3:66:3b → Instance 2 的域内根桥 是另一台交换机（MAC 为4c:1f:cc:e3:66:3b）

总结这个抓包的关键结论

当前交换机属于域名为 hcip、修订级别为 1的 MST 域；
这台交换机是Instance 1 的域内根桥，但不是 Instance 2 的域内根桥；
当前交换机到 CIST 根桥的路径开销是 20000，CIST 桥优先级为默认值 32768。

第一章：铺垫------为什么需要 MSTP？

第二章：主角登场------MSTP（多生成树协议）

**第三章：**MSTP 的端口状态和角色

第四章：MSTP 是如何工作的？

第五章：实验

第三章：MSTP 的端口状态和角色