交换机之stp（生成树协议） 拓展mstp（多生成树协议）

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交换机之stp（生成树协议） 拓展mstp（多生成树协议）前言一、stp是什么？1.BPDU(网桥协议数据单元)1.1 BPDU的功能：1.2 BPDU的类型 2. 选举根交换机的规则：3.设置成根网桥的两种方法：4.stp生成树的端口角色5.stp生成树的端口状态6.选举根端口,指定端口的规则： 二、STP类型1. 分类1.1 STP(生成树协议)1.2 RSTP:(快速生成树协议)1.2.1 作用： 1.3 MSTP(多生成树协议)1.3.1 作用： 三 MSTP项目1 项目需求：2 .原理解析：3.流程 总结

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前言

当多个交换机之间存在两条或多条链路进行连接通信时，会形成环路，导致会出现广播风暴，MAC地址表不稳定问题的出现。这时通过stp生成树协议将可以解决此类问题。

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一、stp是什么？

因为当有环路存在时，广播的发送引起全网的广播风暴，由此需要打破环路生成的条件，而生成树协议就是解决二层广播风暴的重要手段，另外我们会阻塞一些端口，打破环路生成条件，当链路出现问题时，这些被阻塞的端口可以过渡到转发状态，实现链路的备份的作用

1.BPDU(网桥协议数据单元)

STP的各种选举（选举根）是通过交换BPDU报文实现来实现的。BPDU是直接封装在以太网帧的。（802.3+803.2） 对于参与STP的所有的SW，它们都通过数据消息的交换来获取网络中其它SW的信息，这种消息就被称为BPDU。 BPDU是直接封装在二层（数据链路层）的协议

1.1 BPDU的功能：

1， 选举根桥 2， 确定冗余路径的位置 3， 通过阻塞特定端口来避免环路 4， 通告网络的拓扑变更 5， 监控生成树的状态

BPDU每2s由根桥发送一次。（拥有bridge-id的交换机成为根桥） 最初的网络，每个SW都认为自己是根桥，都会发送BPDU，比较Lowest BID,选举一个根桥，此时就只有根桥发送BPDU。非根桥只能进行转发，转发时只修改bridge-id和cost字段。

1.2 BPDU的类型

1. 配置BPDU——通常由根网桥以周期性（2s）间隔发出，包括STP参数，用于进行各种选举。 2. TCNBPDU——这种BPDU是当交换机检测到拓扑发生变更时所产生。 这种BPDU是SW检测到拓扑变更时产生的。可由非根网桥发出

2. 选举根交换机的规则：

通过比较 Lowest BID进行选举 Lowest BID = 网桥优先级 + MAC地址（越小越优）选择 根桥 交换机默认网桥优先级是 32768 ，默认比较MAC地址大小，按顺序进行比较，小的是根

3.设置成根网桥的两种方法：

1.修改网桥优先级命令 [ ] stp priority 0 ( 数值是4096的倍数) 修改数值比默认的32768 小的数值（数值是4096的倍数)

2.设置此网桥为根网桥 [ ] stp root primary (优先级将变为0) 直接把优先级将变为0

3.查看谁是根网桥的命令 display stp

4.查看值范围 [ ] stp priority ? （4096的倍数）

4.stp生成树的端口角色

RP ;根端口。每个非根网桥上有且只有一个，选举到达根网桥路径开销值最小的成为根端口

DP：指定端口。根网桥上每个端口都是指定端口，非根网桥上需要转发数据的端口也是指定端口。

AP；预备端口。该接口状态为blocking状态（堵塞状态），只收BPDU，不发BPDU.(TCNBPDU)

5.stp生成树的端口状态

Disabled (禁用状态) ：不转发数据帧，不学习MAC地址表，不参与生成树计算。 Blocking（阻塞状态）：不转发数据帧，不学习MAC地址表，接收并处理BPDU，不发送BPDU。 Listening（侦听状态）：不转发数据帧，不学习MAC地址表，参与生成树计算，接收并发送BPDU Learning（学习状态）：不转发数据帧，学习MAC地址表，参与生成树计算，接收并发送BPDU Forwarding（转发状态）：转发数据帧，学习MAC地址表，参与生成树计算，接收并发送BPDU

端口由Blocking过渡到Forwarding有50s 延时， Blocking到Listening有20s老化时间， Listening到Learning有15s过渡时间， Learning到Forwarding有15是过渡时间。

6.选举根端口,指定端口的规则：

Lowest path cost to root bridge 到达根的最小路径开销 （比较带宽大小，100M，10M）

Lowest sender BID 最小的发送方BID (比较MAC地址大小)

Lowset sender port ID 最小的发送方PID 端口优先级（默认128）+ 发送方端口号 （比较发送给这个端口数据的端口号大小）

剩下的端口是AP

二、STP类型

1. 分类

STP:（生成树协议）RSTP:（快速生成树协议）MSTP：(多生成树协议)

1.1 STP(生成树协议)

1.2 RSTP:(快速生成树协议)

1.2.1 作用：

可以缩短生成树端口由阻塞到转发状态的过渡时间 （Blocking 过渡到 Forwarding 有50s ，缩短时间是Blocking 过渡到 Listening的20s老化时间） 命令：

stp enable stp mode rstp

1.3 MSTP(多生成树协议)

一个VLAN一棵生成树，实现链路的负载均衡

1.3.1 作用：

1.指定多个VLAN形成一个实例生成一棵树，根据这棵树会选根，围绕着根去选指定端口，根端口，预备端口。 2. 流量负载均衡

命令：

stp mode mstp 进入mstp模式 stp region-configuration 区域设置 region-name huawei 区域名称 huawei revision-level 1 版本号 instance 1 vlan 10 实例 1 instance 2 vlan 20 实例 2 active region-configuration 激活当前配置 [ ]stp instance 1 root primary 实例1的根 [ ]stp instance 2 root secondary 实例2的备份

三 MSTP项目

设备：两个PC机，三个交换机，一个路由器

1 项目需求：

vlan10 与 vlan20 实现互通 vlan 10: SW3——SW1——R1 vlan 20: SW3——SW2——R1

2 .原理解析：

在不进行MSTP的情况下，由于环路的存在，交换机上会存在端口处于被阻塞状态，可能会导致路径不通，无法通信。有时可以通信，有时不可以通信。应用MSTP划分不同区域的根，实现所有链路都处于转发状态，负载均衡。

3.流程

在SW3上

[SW3]vlan bat 10 20 Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done. [SW3]int e0/0/1 [SW3-Ethernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 10 [SW3-Ethernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 10 20 [SW3-Ethernet0/0/1]q [SW3]int e0/0/2 [SW3-Ethernet0/0/2]port hybrid pvid vlan 20 [SW3-Ethernet0/0/2]port hybrid untagged vlan 10 20 [SW3-Ethernet0/0/2]q [SW3]int e0/0/3 [SW3-Ethernet0/0/3]port hybrid pvid vlan 10 [SW3-Ethernet0/0/3]port hybrid untagged vlan 10 20 [SW3-Ethernet0/0/3]q [SW3]int e0/0/4 [SW3-Ethernet0/0/4]port hybrid pvid vlan 20 [SW3-Ethernet0/0/4]port hybrid untagged vlan 10 20 [SW3-Ethernet0/0/4]q [SW3]display stp brief MSTID Port Role STP State Protection 0 Ethernet0/0/1 DESI FORWARDING NONE 0 Ethernet0/0/2 DESI FORWARDING NONE 0 Ethernet0/0/3 ROOT FORWARDING NONE 0 Ethernet0/0/4 ALTE DISCARDING NONE [SW3]stp mode mstp [SW3]stp region-configuration [SW3-mst-region]region-name huawei [SW3-mst-region]revision-level 1 [SW3-mst-region]instance 1 vlan 10 [SW3-mst-region]instance 2 vlan 20 [SW3-mst-region]active region-configuration Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done. [SW3-mst-region]q <SW3>display current-configuration # sysname SW3 # vlan batch 10 20 # cluster enable ntdp enable ndp enable # drop illegal-mac alarm # diffserv domain default # stp region-configuration region-name huawei revision-level 1 instance 1 vlan 10 instance 2 vlan 20 active region-configuration # drop-profile default # aaa authentication-scheme default authorization-scheme default accounting-scheme default domain default domain default_admin local-user admin password simple admin local-user admin service-type http # interface Vlanif1 # interface MEth0/0/1 # interface Ethernet0/0/1 port hybrid pvid vlan 10 port hybrid untagged vlan 10 20 # interface Ethernet0/0/2 port hybrid pvid vlan 20 port hybrid untagged vlan 10 20 # interface Ethernet0/0/3 port hybrid pvid vlan 10 port hybrid untagged vlan 10 20 # interface Ethernet0/0/4 port hybrid pvid vlan 20 port hybrid untagged vlan 10 20 # interface Ethernet0/0/5 # interface Ethernet0/0/6 # interface Ethernet0/0/7 # interface Ethernet0/0/8 # interface Ethernet0/0/9 # interface Ethernet0/0/10 # interface Ethernet0/0/11 # interface Ethernet0/0/12 # interface Ethernet0/0/13 # interface Ethernet0/0/14 # interface Ethernet0/0/15 # interface Ethernet0/0/16 # interface Ethernet0/0/17 # interface Ethernet0/0/18 # interface Ethernet0/0/19 # interface Ethernet0/0/20 # interface Ethernet0/0/21 # interface Ethernet0/0/22 # interface GigabitEthernet0/0/1 # interface GigabitEthernet0/0/2 # interface NULL0 # user-interface con 0 idle-timeout 0 0 user-interface vty 0 4 # return

在SW1上

SW1]vlan bat 10 20 Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done. [SW1]int e0/0/1 [SW1-Ethernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 10 [SW1-Ethernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 10 20 [SW1-Ethernet0/0/1]q [SW1]int g0/0/2 [SW1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk [SW1-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all [SW1-GigabitEthernet0/0/2]q [SW1]int g0/0/1 [SW1-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 10 [SW1-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 10 20 [SW1-GigabitEthernet0/0/1]q [SW1]stp mode mstp [SW1]stp region-configuration [SW1-mst-region]region-name huawei [SW1-mst-region]revision-level 1 [SW1-mst-region]instance 1 vlan 10 [SW1-mst-region]instance 2 vlan 20 [SW1-mst-region]active region-configuration Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done. [SW1-mst-region]q [SW1]stp instance 1 root primary [SW1]stp instance 2 root secondary <SW1>display current-configuration # sysname SW1 # vlan batch 10 20 # stp instance 1 root primary stp instance 2 root secondary # cluster enable ntdp enable ndp enable # drop illegal-mac alarm # diffserv domain default # stp region-configuration region-name huawei revision-level 1 instance 1 vlan 10 instance 2 vlan 20 active region-configuration # drop-profile default # aaa authentication-scheme default authorization-scheme default accounting-scheme default domain default domain default_admin local-user admin password simple admin local-user admin service-type http # interface Vlanif1 # interface MEth0/0/1 # interface Ethernet0/0/1 port hybrid pvid vlan 10 port hybrid untagged vlan 10 20 # interface Ethernet0/0/2 # interface Ethernet0/0/3 # interface Ethernet0/0/4 # interface Ethernet0/0/5 # interface Ethernet0/0/6 # interface Ethernet0/0/7 # interface Ethernet0/0/8 # interface Ethernet0/0/9 # interface Ethernet0/0/10 # interface Ethernet0/0/11 # interface Ethernet0/0/12 # interface Ethernet0/0/13 # interface Ethernet0/0/14 # interface Ethernet0/0/15 # interface Ethernet0/0/16 # interface Ethernet0/0/17 # interface Ethernet0/0/18 # interface Ethernet0/0/19 # interface Ethernet0/0/20 # interface Ethernet0/0/21 # interface Ethernet0/0/22 # interface GigabitEthernet0/0/1 port hybrid pvid vlan 10 port hybrid untagged vlan 10 20 # interface GigabitEthernet0/0/2 port link-type trunk port trunk allow-pass vlan 2 to 4094 # interface NULL0 # user-interface con 0 idle-timeout 0 0 user-interface vty 0 4 # return

在SW2上

[SW2]vlan bat 10 20 Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done. [SW2]int e0/0/1 [SW2-Ethernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 20 [SW2-Ethernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 20 10 [SW2-Ethernet0/0/1]q [SW2]int g0/0/2 [SW2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk [SW2-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all [SW2-GigabitEthernet0/0/2]q [SW2]int g0/0/1 [SW2-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 20 [SW2-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 10 20 [SW2-GigabitEthernet0/0/1]q [SW2]stp mode mstp [SW2]stp region-configuration [SW2-mst-region]region-name huawei [SW2-mst-region]revision-level 1 [SW2-mst-region]instance 1 vlan 10 [SW2-mst-region]instance 2 vlan 20 [SW2-mst-region]active region-configuration Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done. [SW2-mst-region]q [SW2]stp instance 2 root primary [SW2]stp instance 1 root secondary <SW2>display current-configuration # sysname SW2 # vlan batch 10 20 # stp instance 1 root secondary stp instance 2 root primary # cluster enable ntdp enable ndp enable # drop illegal-mac alarm # diffserv domain default # stp region-configuration region-name huawei revision-level 1 instance 1 vlan 10 instance 2 vlan 20 active region-configuration # drop-profile default # aaa authentication-scheme default authorization-scheme default accounting-scheme default domain default domain default_admin local-user admin password simple admin local-user admin service-type http # interface Vlanif1 # interface MEth0/0/1 # interface Ethernet0/0/1 port hybrid pvid vlan 20 port hybrid untagged vlan 10 20 # interface Ethernet0/0/2 # interface Ethernet0/0/3 # interface Ethernet0/0/4 # interface Ethernet0/0/5 # interface Ethernet0/0/6 # interface Ethernet0/0/7 # interface Ethernet0/0/8 # interface Ethernet0/0/9 # interface Ethernet0/0/10 # interface Ethernet0/0/11 # interface Ethernet0/0/12 # interface Ethernet0/0/13 # interface Ethernet0/0/14 # interface Ethernet0/0/15 # interface Ethernet0/0/16 # interface Ethernet0/0/17 # interface Ethernet0/0/18 # interface Ethernet0/0/19 # interface Ethernet0/0/20 # interface Ethernet0/0/21 # interface Ethernet0/0/22 # interface GigabitEthernet0/0/1 port hybrid pvid vlan 20 port hybrid untagged vlan 10 20 # interface GigabitEthernet0/0/2 port link-type trunk port trunk allow-pass vlan 2 to 4094 # interface NULL0 # user-interface con 0 idle-timeout 0 0 user-interface vty 0 4 # return

在AR1上

R1]int g0/0/0 [R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.1.10.254 24 [R1-GigabitEthernet0/0/0]undo shut Info: Interface GigabitEthernet0/0/0 is not shutdown. [R1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1 [R1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.1.20.254 24 [R1-GigabitEthernet0/0/1]undo shut Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown. [R1-GigabitEthernet0/0/1]q <R1>display current-configuration [V200R003C00] # sysname R1 # snmp-agent local-engineid 800007DB03000000000000 snmp-agent # clock timezone China-Standard-Time minus 08:00:00 # portal local-server load flash:/portalpage.zip # drop illegal-mac alarm # wlan ac-global carrier id other ac id 0 # set cpu-usage threshold 80 restore 75 # aaa authentication-scheme default authorization-scheme default accounting-scheme default domain default domain default_admin local-user admin password cipher %$%$K8m.Nt84DZ}e#<0`8bmE3Uw}%$%$ local-user admin service-type http # firewall zone Local priority 15 # interface GigabitEthernet0/0/0 ip address 10.1.10.254 255.255.255.0 # interface GigabitEthernet0/0/1 ip address 10.1.20.254 255.255.255.0 # interface GigabitEthernet0/0/2 # interface NULL0 # user-interface con 0 authentication-mode password idle-timeout 0 0 user-interface vty 0 4 user-interface vty 16 20 # wlan ac # return

完成以上操作，进行PC间通信测试 可以互通 在SW3上,查看端口状态

<SW3>display stp brief MSTID Port Role STP State Protection 0 Ethernet0/0/1 DESI FORWARDING NONE 0 Ethernet0/0/2 DESI FORWARDING NONE 0 Ethernet0/0/3 ROOT FORWARDING NONE 0 Ethernet0/0/4 ALTE DISCARDING NONE 1 Ethernet0/0/1 DESI FORWARDING NONE 1 Ethernet0/0/2 DESI FORWARDING NONE 1 Ethernet0/0/3 ROOT FORWARDING NONE 1 Ethernet0/0/4 ALTE DISCARDING NONE 2 Ethernet0/0/1 DESI FORWARDING NONE 2 Ethernet0/0/2 DESI FORWARDING NONE 2 Ethernet0/0/3 ALTE DISCARDING NONE 2 Ethernet0/0/4 ROOT FORWARDING NONE

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总结

通过MSTP可以有效的解决环路问题，实现数据通信的流量负载均衡