STP、RSTP、MSTP

STP、RSTP、MSTP的配置

本篇介绍STP、RSTP、MSTP的配置和常用的管理命令。

STP/RSTP/MSTP简介

以太网中为了进行链路备份，提高网络可靠性，通常会使用冗余链路，但是这也带来了网络环路的问题。网络环路会引发广播风暴和MAC地址表振荡等问题，导致用户通信质量差，甚至通信中断。为了解决环路问题，IEEE先后提出了生成树协议STP、快速生成树协议RSTP、多生成树协议MSTP。
RSTP在STP基础上进行了改进，可实现网络拓扑的快速收敛。
STP和RSTP不能按VLAN阻塞冗余链路，局域网内所有的VLAN共享一棵生成树，所有VLAN的报文都沿着一棵生成树进行转发，因此无法在VLAN间实现流量的负载分担；同时，链路被阻塞后将不承载任何流量，造成带宽浪费，还有可能造成部分VLAN的报文无法转发。MSTP弥补了STP和RSTP的缺陷，兼容STP和RSTP，既可以快速收敛，又提供了数据转发的多个路径，在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

生成树协议的比较：

基本概念
BPDU报文：
生成树拓扑计算是基于设备之间交互BPDU报文实现的，BPDU报文中携带了生成树拓扑计算需要的信息，BPDU报文分为几类。

根桥、根端口和指定端口的选举原则：
BPDU报文中携带的Root Identifier、Root Path Cost、Bridge Identifier、Port Identifier字段构成了消息优先级向量{ 根桥ID，根路径开销，发送设备BID，发送端口PID }。设备通过交互并比较消息优先级向量中各字段的值确定根桥、根端口、指定端口。

桥ID由桥优先级（Bridge Priority）与桥MAC地址构成，高16位是桥优先级，其余的低48位是MAC地址。
根路径开销RPC（Root Path Cost）就是某端口到根桥所经过的各个桥上的各端口路径开销的累加值。
端口ID由两部分构成的，高4位是端口优先级，低12位是端口号。

根桥选举
最小BID原则：BID最小的设备被选举为根桥。

根端口选举
最小路径开销原则：非根桥设备上，根路径开销之和最小的端口被选举为根端口。

指定端口选举
选举原则：根路径开销相同的情况下，桥ID小的端口被选举为指定端口，阻塞桥ID值较大的设备端口。

阻塞端口：
即不是根端口也不是指定端口的端口一般被设置成阻塞端口。

实践

拓扑图：

STP配置：

SWA、SWB、SWC配置：

[H3C]sysname SWA
[SWA]stp mode  stp
1
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[H3C]sysname SWB
[SWB]stp mode stp
1
2

[H3C]sysname SWC
[SWC]stp mode stp
1
2

==========================================
1、查看STP的重要信息及参数

[SWA]display  stp
-------[CIST Global Info][Mode STP]-------       #生成树模式是STP
 Bridge ID           : 32768.2edf-db52-0100        #交换机的桥ID（BID）
 Bridge times        : Hello 2s MaxAge 20s FwdDelay 15s MaxHops 20     #交换机的Hello、老化、转发延迟等时间，MST域的最大跳数
 Root ID/ERPC        : 32768.2edf-db52-0100, 0      #网络中根桥的ID、外部路径开销（即本设备到该桥的路径开销）
 RegRoot ID/IRPC     : 32768.2edf-db52-0100, 0      #网络中本桥的ID、内部路径开销（即本设备到该桥的路径开销）
 RootPort ID         : 0.0      #根端口的端口ID。“0.0”表示本设备为根设备，没有根端口，根端口是在非根桥设备上
 BPDU-Protection     : Disabled       #BPDU保护功能的全局状态
 Bridge Config-
 Digest-Snooping     : Disabled       #摘要侦听功能的全局状态
 TC or TCN received  : 5            #收到的TC及TCN报文数
 Time since last TC  : 0 days 0h:9m:57s      #最近一次拓扑变化后目前维持的时间
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2、查看各交换机的端口角色

[SWA]display stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE 
 0        GigabitEthernet1/0/2                DESI  FORWARDING  NONE
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[SWB]display stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/2                ROOT  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/3                DESI  FORWARDING  NONE
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[SWC]display stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                ROOT  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/2                ALTE  DISCARDING  NONE        #该端口被阻塞
 0        GigabitEthernet1/0/3                DESI  FORWARDING  NONE
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#ROOT-根端口、DESI-指定端口、ALTE -阻塞端口

3、设置SWA、SWC的桥优先级分别为0、4096，SWB保持默认。

[SWA]stp priority 0
1

[SWC]stp priority 4096
1

此时SWB的GEthernet1/0/3端口被阻塞

[SWB]display stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/2                ROOT  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/3                ALTE  DISCARDING  NONE      #该端口被阻塞
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[SWC]display stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                ROOT  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/2                DESI  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/3                DESI  FORWARDING  NONE
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4、修改SWB与SWA直连的GEthernet1/0/2链路开销值为500，使得GEthernet1/0/3成为根端口。

[SWB]interface  GigabitEthernet 1/0/2
[SWB-GigabitEthernet1/0/2]stp cost 500
[SWB-GigabitEthernet1/0/2]quit
[SWB]
[SWB]display stp interface  GigabitEthernet 1/0/2
 ----[CIST][Port3(GigabitEthernet1/0/2)][DISCARDING]----
 Port protocol       : Enabled
 Port role           : Alternate Port (Boundary)
 Port ID             : 128.3 
 Port cost(Legacy)   : Config=500, Active=500         #端口的开销值
 Desg.bridge/port    : 0.2edf-db52-0100, 128.2
 Port edged          : Config=disabled, Active=disabled
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此时SWB的GEthernet1/0/3端口为根端口（也可以修改协商速率，不同的速率有默认的开销值，不建议此方式）

[SWB]display stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/2                ALTE  DISCARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/3                ROOT  FORWARDING  NONE
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5、修改端口的优先级

[SWB]interface  GigabitEthernet 1/0/2
[SWB-GigabitEthernet1/0/2]stp port priority 0
[SWB-GigabitEthernet1/0/2]quit
[SWB]
[SWB]display stp interface GigabitEthernet 1/0/2
 ----[CIST][Port3(GigabitEthernet1/0/2)][DISCARDING]----
 Port protocol       : Enabled
 Port role           : Alternate Port (Boundary)
 Port ID             : 0.3            #端口优先级为0，3是端口号
 Port cost(Legacy)   : Config=500, Active=500
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6、配置某些端口为边缘端口，该端口状态不会引起拓扑变化，一般防止终端的开关机影响网络拓扑，以SWC的GEthernet 1/0/3为例

[SWC]interface  GigabitEthernet 1/0/3
[SWC-GigabitEthernet1/0/3]stp edged-port
[SWC-GigabitEthernet1/0/3]quit
[SWC]
[SWC]display  stp interface GigabitEthernet 1/0/3
 ----[CIST][Port4(GigabitEthernet1/0/3)][FORWARDING]----
 Port protocol       : Enabled
 Port role           : Designated Port (Boundary)
 Port ID             : 128.4
 Port cost(Legacy)   : Config=auto, Active=20
 Desg.bridge/port    : 4096.2edf-e77b-0300, 128.4
 Port edged          : Config=enabled, Active=enabled     #端口是否为边缘端口：Config：表示配置值,Active：表示实际值  
 Point-to-Point      : Config=auto, Active=true
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RSTP配置：

SWA、SWB、SWC配置：

[H3C]sysname SWA
[SWA]stp mode  rstp
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[H3C]sysname SWB
[SWB]stp mode rstp
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2

[H3C]sysname SWC
[SWC]stp mode rstp
1
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RSTP较STP收敛较快，端口状态由5种变成3种，与MSTP一样。

MSTP配置：

传统的STP/RSTP采用的是共享生成树。多生成树协议可以实现生成树的自定义，每一个实例可以自由的映射一个或者多个VLAN关系。
拓扑图

这里配置两个实例，实例100映射VLAN10，实例200映射VLAN20和VLAN30，通过优化配置使得实例100阻塞SWB的GEthernet 1/0/2，使得实例200阻塞SWB的GEthernet 1/0/3。
1、基本VLAN配置（略）
创建VLAN、允许接口的VLAN通过
2、SWA配置：

[SWA]stp region-configuration
[SWA-mst-region]region-name h3c
[SWA-mst-region]revision-level 1
[SWA-mst-region]instance 100 vlan 10
[SWA-mst-region]instance 200 vlan 20 30
[SWA-mst-region]active region-configuration
[SWA-mst-region]quit
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SWB配置：

[SWB]stp region-configuration
[SWB-mst-region]region-name h3c
[SWB-mst-region]revision-level 1
[SWB-mst-region]instance 100 vlan 10
[SWB-mst-region]instance 200 vlan 20 30
[SWB-mst-region]active region-configuration
[SWB-mst-region]quit
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SWC配置：

[SWC]stp region-configuration
[SWC-mst-region]region-name h3c
[SWC-mst-region]revision-level 1
[SWC-mst-region]instance 100 vlan 10
[SWC-mst-region]instance 200 vlan 20 30
[SWC-mst-region]active region-configuration
[SWC-mst-region]quit
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完成以上配置后查看结果信息

[SWA]display  stp root
 MST ID   Root Bridge ID        ExtPathCost IntPathCost Root Port
 0        32768.2edf-db52-0100  0           0
 100      32768.2edf-db52-0100  0           0
 200      32768.2edf-db52-0100  0           0
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[SWA]display stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/2                DESI  FORWARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/2                DESI  FORWARDING  NONE
 200      GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 200      GigabitEthernet1/0/2                DESI  FORWARDING  NONE
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[SWB]display stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/2                ROOT  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/3                DESI  FORWARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/2                ROOT  FORWARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/3                DESI  FORWARDING  NONE
 200      GigabitEthernet1/0/2                ROOT  FORWARDING  NONE
 200      GigabitEthernet1/0/3                DESI  FORWARDING  NONE
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[SWC]display stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                ROOT  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/2                ALTE  DISCARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/3                DESI  FORWARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/1                ROOT  FORWARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/2                ALTE  DISCARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/3                DESI  FORWARDING  NONE
 200      GigabitEthernet1/0/1                ROOT  FORWARDING  NONE
 200      GigabitEthernet1/0/2                ALTE  DISCARDING  NONE
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通过配置实例100在SWB的GEthernet 1/0/2接口的1000开销值来阻塞该端口。
通过配置SWC上实例200为备份根桥，来阻塞SWB的GEthernet 1/0/3在实例200中的阻塞。

[SWB]interface  GigabitEthernet 1/0/2
[SWB-GigabitEthernet1/0/2]stp instance 100 cost 1000
[SWB-GigabitEthernet1/0/2]quit
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[SWC]stp instance 200 root  secondary
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查看SWB实现的结果：

[SWB]dis stp brief
 MST ID   Port                                Role  STP State   Protection
 0        GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/2                ROOT  FORWARDING  NONE
 0        GigabitEthernet1/0/3                DESI  FORWARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/1                DESI  FORWARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/2                ALTE  DISCARDING  NONE
 100      GigabitEthernet1/0/3                ROOT  FORWARDING  NONE
 200      GigabitEthernet1/0/2                ROOT  FORWARDING  NONE
 200      GigabitEthernet1/0/3                ALTE  DISCARDING  NONE
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