H3C S3600系列以太网交换机 操作手册-Release 1602(V1.02) 15-MSTP操作

目录

1 MSTP配置.........................................................................................................................................1-1

1.1 STP简介............................................................................................................................................1-1

1.2 MSTP简介.........................................................................................................................................1-7

1.2.1 MSTP产生的背景....................................................................................................................1-7

1.2.2 MSTP的基本概念....................................................................................................................1-8

1.2.3 MSTP的基本原理..................................................................................................................1-11

1.2.4 MSTP在交换机上的实现.......................................................................................................1-13

1.2.5 STP相关协议规范.................................................................................................................1-13

1.3 配置根桥..........................................................................................................................................1-13

1.3.1 配置准备...............................................................................................................................1-14

1.3.2 配置MST域...........................................................................................................................1-14

1.3.3 指定当前交换机为根桥或备份根桥.......................................................................................1-15

1.3.4 配置当前交换机的桥优先级..................................................................................................1-17

1.3.5 配置端口对MSTP报文的识别/发送方式................................................................................1-17

1.3.6 配置MSTP的工作模式..........................................................................................................1-18

1.3.7 配置MST域的最大跳数.........................................................................................................1-19

1.3.8 配置交换网络的网络直径......................................................................................................1-19

1.3.9 配置MSTP的时间参数..........................................................................................................1-20

1.3.10 配置超时时间因子...............................................................................................................1-21

1.3.11 配置端口的最大发送速率....................................................................................................1-22

1.3.12 配置端口为边缘端口...........................................................................................................1-23

1.3.13 配置端口是否与点对点链路相连.........................................................................................1-24

1.3.14 开启MSTP特性...................................................................................................................1-25

1.4 配置叶子节点...................................................................................................................................1-26

1.4.1 配置准备...............................................................................................................................1-26

1.4.2 配置MST域...........................................................................................................................1-26

1.4.3 配置端口对MSTP报文的识别/发送方式................................................................................1-26

1.4.4 配置超时时间因子.................................................................................................................1-26

1.4.5 配置当前端口的最大发送速率...............................................................................................1-26

1.4.6 配置端口为边缘端口.............................................................................................................1-26

1.4.7 配置端口的路径开销.............................................................................................................1-27

1.4.8 配置端口的优先级.................................................................................................................1-29

1.4.9 配置端口是否与点对点链路相连...........................................................................................1-30

1.4.10 开启MSTP特性...................................................................................................................1-30

1.5 执行mCheck操作.............................................................................................................................1-30

1.5.1 配置准备...............................................................................................................................1-30

1.5.2 配置过程...............................................................................................................................1-30

1.5.3 配置举例...............................................................................................................................1-31

1.6 配置交换机的保护功能....................................................................................................................1-31

1.6.1 保护功能简介........................................................................................................................1-31

1.6.2 配置准备...............................................................................................................................1-32

1.6.3 BPDU保护功能的配置..........................................................................................................1-32

1.6.4 Root保护功能的配置.............................................................................................................1-33

1.6.5 环路保护功能的配置.............................................................................................................1-34

1.6.6 防止TC-BPDU报文攻击配置.................................................................................................1-34

1.6.7 BPDU报文拦截的配置..........................................................................................................1-35 1.7 配置摘要侦听特性...........................................................................................................................1-35

1.7.1 简介......................................................................................................................................1-35

1.7.2 摘要侦听特性的配置.............................................................................................................1-35 1.8 快速迁移特性...................................................................................................................................1-36

1.8.1 简介......................................................................................................................................1-36

1.8.2 快速迁移配置........................................................................................................................1-37 1.9 VLAN-VPN TUNNEL特性的配置.....................................................................................................1-38

1.9.1 简介......................................................................................................................................1-38

1.9.2 VLAN-VPN TUNNEL的配置.................................................................................................1-39 1.10 STP可维护性配置..........................................................................................................................1-40

1.10.1 简介....................................................................................................................................1-40

1.10.2 配置端口发送log和trap信息................................................................................................1-40

1.10.3 配置举例.............................................................................................................................1-40 1.11 支持发送80

2.1d协议标准的Trap信息功能....................................................................................1-40 1.12 MSTP显示和维护..........................................................................................................................1-41 1.13 MSTP典型配置案例.......................................................................................................................1-41 1.14 VLAN-VPN TUNNEL配置典型案例...............................................................................................1-43

1 MSTP配置

z新增“STP可维护性”功能，具体请参见1.10 STP可维护性配置。

z新增“STP可维护性”显示命令，具体请参见1.12 MSTP显示和维护。

z新增“支持发送802.1d协议标准的Trap信息功能”，具体请参见1.11 支持发送802.1d协议标准的Trap信息功能。

1.1 STP简介

1. STP的用途

STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是根据IEEE协会制定的802.1D标准建立的，用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互报文发现网络中的环路，并有选择的对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免主机由于重复接收相同的报文造成的报文处理能力下降的问题发生。

STP包含了两个含义，狭义的STP是指IEEE 802.1D中定义的STP协议，广义的STP是指包括IEEE 802.1D定义的STP协议以及各种在它的基础上经过改进的生成树协议。

2. STP的协议报文

STP采用的协议报文是BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元），也称为配置消息。

STP通过在设备之间传递BPDU来确定网络的拓扑结构。BPDU中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程。

BPDU在STP协议中分为两类：

z配置BPDU（Configuration BPDU）：用于进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文。

z TCN BPDU（Topology Change Notification BPDU）：当拓扑结构发生变化时，用于通知相关设备网络拓扑结构发生变化的报文。

3. STP的基本概念

(1) 根桥

树形的网络结构，必须要有树根，于是STP引入了根桥（Root Bridge）的概念。

根桥在全网中只有一个，而且根桥会根据网络拓扑的变化而改变，因此根桥并不是固定的。

网络收敛后，根桥会按照一定的时间间隔产生并向外发送配置BPDU，其他的设备对该配置BPDU 进行转发，从而保证拓扑的稳定。

(2) 根端口

所谓根端口，是指一个非根桥的设备上离根桥最近的端口。根端口负责与根桥进行通信。非根桥设备上有且只有一个根端口，根桥上没有根端口。

(3) 指定桥与指定端口

指定桥与指定端口的含义，请参见表1-1的说明。

表1-1指定端口的端口状态

分类指定桥指定端口

对于一台设备而言与交换机直接相连并且负责向交换机转发BPDU报文

的设备

指定桥向本机转发BPDU报

文的端口

对于一个局域网而言负责向本网段转发BPDU报文的设备指定桥向本网段转发BPDU 报文的端口

指定桥与指定端口如图1-1所示，AP1、AP2、BP1、BP2、CP1、CP2分别表示设备Device A、Device B、Device C的端口。

z Device A通过端口AP1向Device B转发配置消息，则Device B的指定桥就是Device A，指定端口就是Device A的端口AP1；

z与局域网LAN相连的有两台设备：Device B和Device C，如果Device B负责向LAN转发配置消息，则LAN的指定桥就是Device B，指定端口就是Device B的BP2。

图1-1指定桥与指定端口示意图

根桥上的所有端口都是指定端口。

(4) 路径开销

路径开销是STP协议用于选择链路的参考值。STP协议通过计算路径开销，选择较为“强壮”的链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树型网络结构。

4. STP的基本原理

STP通过在设备之间传递BPDU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设备完成生成树的计算过程，其中包含的几个重要信息如下：

z根桥ID：由根桥的优先级和MAC地址组成；

z根路径开销：到根桥的最短路径开销；

z指定桥ID：由指定桥的优先级和MAC地址组成；

z指定端口ID：由指定端口的优先级和端口名称组成；

z配置消息在网络中传播的生存期：Message Age；

z配置消息在交换机中能够保存的最大生存期：Max Age；

z配置消息发送的周期：Hello Time；

z端口状态迁移的延时：Forward Delay。

为描述方便，在下面的描述及举例中仅考虑配置消息的其中四项内容：

z根桥ID（以设备的优先级表示）

z根路径开销

z指定桥ID（以设备的优先级表示）

z指定端口ID（以端口名称表示）

(1) STP算法实现的具体过程

z初始状态

各台设备在初始时会生成以自己为根桥的BPDU报文消息，根路径开销为0，指定桥ID为自身设备ID，指定端口为本端口。

z最优配置消息的选择

各台设备都向外发送自己的配置消息，同时也会收到其他设备发送的配置消息。

最优配置消息的选择过程如表1-2 所示。

表1-2最优配置消息的选择过程

步骤内容

1 每个端口收到配置消息后的处理过程如下：

z当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先级低时，设备会将接收到的配置消息丢弃，对该端口的配置消息不作任何处理

z当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先级高时，设备就用接收到的配置消

息中的内容替换该端口的配置消息中的内容

2 设备将所有端口的配置消息进行比较，选出最优的配置消息

配置消息的比较原则如下：

z根桥ID较小的配置消息优先级高；

z若根桥ID相同，则比较根路径开销，比较方法为：用配置消息中的根路径开销加上本端口对应的路径开销，假设两者之和为S，则S较小的配置消息优先级较高；

z若根路径开销也相同，则比较以下的配置消息优先级，优先级较高的为根桥：指定桥ID、指定端口ID、接收该配置消息的端口ID等。

z

根桥的选择

网络初始化时，网络中所有的STP 设备都认为自己是“根桥”，根桥ID 为自身的桥ID 。通过交换配置消息，设备之间比较根桥ID ，网络中根桥ID 最小的设备被选为根桥。

z

根端口、指定端口的选择

根端口、指定端口的选择过程如表1-3所示。

表1-3 根端口和指定端口的选择过程

步骤

内容

1

非根桥设备将接收最优配置消息的那个端口定为根端口

2

设备根据根端口的配置消息和根端口的路径开销，

为每个端口计算一个指定端口配置消息：

z 根桥ID 替换为根端口的配置消息的根桥ID

z 根路径开销替换为根端口配置消息的根路径开销加上根端口对应的路径开销 z 指定桥ID 替换为自身设备的ID z

指定端口ID 替换为自身端口ID

3

设备使用计算出来的配置消息和需要确定端口角色的端口上的配置消息进行比较，并根据比较结果进行不同的处理：

z

如果计算出来的配置消息优，则设备就将该端口定为指定端口，端口上的配置消息被计算出来的配置消息替换，并周期性向外发送

z

如果端口上的配置消息优，则设备不更新该端口配置消息并将此端口阻塞，该端口将不再转发数据，只接收但不发送配置消息

在拓扑稳定状态，只有根端口和指定端口转发流量，其他的端口都处于阻塞状态，它们只接收STP 协议报文而不转发用户流量。

一旦根桥、根端口、指定端口选举成功，则整个树形拓扑就建立完毕了。

下面结合例子说明STP 算法实现的计算过程。具体的组网如图1-2所示，Device A 的优先级为0，Device B 的优先级为1，Device C 的优先级为2，各个链路的路径开销分别为5、10、4。

图1-2 STP 算法计算过程组网图

z

各台设备的初始状态

各台设备的初始状态如表1-4所示。

表1-4各台设备的初始状态

设备端口名称端口的配置消息

AP1 {0，0，0，AP1}

Device A

AP2 {0，0，0，AP2}

BP1 {1，0，1，BP1}

Device B

BP2 {1，0，1，BP2}

CP1 {2，0，2，CP1}

Device C

CP2 {2，0，2，CP2}

z各台设备的比较过程及结果

各台设备的比较过程及结果如表1-5所示。

表1-5各台设备的比较过程及结果

设备比较过程比较后端口的配置消息

Device A 端口AP1收到Device B的配置消息{1，0，1，BP1}，Device

A发现本端口的配置消息{0，0，0，AP1}优于接收到的配置消

息，就把接收到的配置消息丢弃

端口AP2收到Device C的配置消息{2，0，2，CP1}，Device

A发现本端口的配置消息{0，0，0，AP2}优于接收到的配置消

息，就把接收到的配置消息丢弃

Device A发现自己各个端口的配置消息中根桥和指定桥都是

自己，则认为自己是根桥，各个端口的配置消息都不作任何修

改，以后周期性的向外发送配置消息

AP1：{0，0，0，AP1}

AP2：{0，0，0，AP2}

端口BP1收到来自Device A的配置消息{0，0，0，AP1}，Device

B发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息{1，0，1，

BP1}，于是更新端口BP1的配置消息

端口BP2收到来自Device C的配置消息{2，0，2，CP2}，

Device B发现本端口的配置消息{1，0，1，BP2}优于接收到

的配置消息，就把接收到的配置消息丢弃

BP1：{0，0，0，AP1}

BP2：{1，0，1，BP2}

Device B Device B对各个端口的配置消息进行比较，选出端口BP1的

配置消息为最优配置消息，然后将端口BP1定为根端口，它

的配置消息不作改变

Device B根据根端口BP1的配置消息和根端口的路径开销5，

为BP2端口计算一个指定端口配置消息{0，5，1，BP2}

Device B使用计算出来的配置消息{0，5，1，BP2}和端口BP2

上的配置消息进行比较，比较的结果是计算出来的配置消息较

优，则Device B将端口BP2定为指定端口，它的配置消息被

计算出来的配置消息替换，并周期性向外发送

根端口BP1：

{0，0，0，AP1}

指定端口BP2：

{0，5，1，BP2}

设备

比较过程

比较后端口的配置消息

端口CP1收到来自Device A 的配置消息{0，0，0，AP2}，Device C 发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息{2，0，2，CP1}，于是更新端口CP1的配置消息 端口CP2收到来自Device B 端口BP2更新前的配置消息{1，0，1，BP2}，Device C 发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息{2，0，2，CP2}，于是更新端口CP2的配置消息 CP1：{0，0，0，AP2} CP2：{1，0，1，BP2} 经过比较：

端口CP1的配置消息被选为最优的配置消息，端口CP1就被定为根端口，它的配置消息不作改变

将计算出来的指定端口配置消息{0，10，2，CP2}和端口CP2的配置消息进行比较后，端口

CP2转为指定端口，它的配置消息被计算出来的配置消息替换

根端口CP1： {0，0，0，AP2} 指定端口CP2： {0，10，2，CP2}

接着端口CP2会收到Device B 更新后的配置消息{0，5，1，BP2}，由于收到的配置消息比原配置消息优，则Device C 触发更新过程

同时端口CP1收到Device A 周期性发送来的配置消息，比较后Device C 不会触发更新过程 CP1：{0，0，0，AP2} CP2：{0，5，1，BP2}

Device C

经过比较：

端口CP2的根路径开销9（配置消息的根路径开销5+端口CP2对应的路径开销4）小于端口CP1的根路径开销10（配置消息的根路径开销0+端口CP1对应的路径开销10），所以端口CP2的配置消息被选为最优的配置消息，端口CP2就被定为根端口，它的配置消息就不作改变

将端口CP1的配置消息和计算出来的指定端口配置消息比较后，端口CP1被阻塞，端口配置消息不变，同时不接收从Device A 转发的数据，直到新的情况触发生成树的计算，比如从Device B 到Device C 的链路down 掉

阻塞端口CP1： {0，0，0，AP2} 根端口CP2： {0，5，1，BP2}

经过上表的比较过程，此时以Device A 为根桥的生成树就确定下来了，形状如图1-3所示。

图1-3 计算得到的生成树

Device A Device C 优先级为2

为了便于描述，本例简化了生成树的计算过程，实际的过程要更加复杂。

(2) STP的配置消息传递机制

z当网络初始化时，所有的设备都将自己作为根桥，生成以自己为根的配置消息，并以Hello Time 为周期定时向外发送。

z接收到配置消息的端口如果是根端口，且接收的配置消息比该端口的配置消息优，则设备将配置消息中携带的Message Age按照一定的原则递增，并启动定时器为这条配置消息计时，

同时将此配置消息从设备的指定端口转发出去。

z如果指定端口收到的配置消息比本端口的配置消息优先级低时，会立刻发出自己的更好的配置消息进行回应。

z如果某条路径发生故障，则这条路径上的根端口不会再收到新的配置消息，旧的配置消息将会因为超时而被丢弃，设备重新生成以自己为根的配置消息并向外发送BPDU和TCN BPDU，

从而引发生成树的重新计算，得到一条新的通路替代发生故障的链路，恢复网络连通性。

不过，重新计算得到的新配置消息不会立刻就传遍整个网络，因此旧的根端口和指定端口由于没有发现网络拓扑变化，将仍按原来的路径继续转发数据。如果新选出的根端口和指定端口立刻就开始数据转发的话，可能会造成暂时性的环路。

(3) STP定时器

STP计算中，需要使用三个重要的时间参数：Forward Delay、Hello Time和Max Age。

z Forward Delay为交换机状态迁移的延迟时间。

链路故障会引发网络重新进行生成树的计算，生成树的结构将发生相应的变化。不过重新计算得到的新配置消息无法立刻传遍整个网络，如果新选出的根端口和指定端口立刻就开始数据转发的话，可能会造成暂时性的路径回环。

为此，生成树协议采用了一种状态迁移的机制，根端口和指定端口重新开始数据转发之前要经历一个中间状态，中间状态经过2倍的Forward Delay的延时后才能进入Forwarding状态，这个延时保证了新的配置消息已经传遍整个网络。

z Hello Time用于交换机检测链路是否存在故障。

交换机每隔Hello Time时间会向周围的交换机发送hello报文，以确认链路是否存在故障。

z Max Age是用来判断配置消息在交换机内保存时间是否“过时”的参数，交换机会将过时的配置消息丢弃。

1.2 MSTP简介

1.2.1 MSTP产生的背景

1. STP、RSTP存在的不足

STP不能快速迁移，即使是在点对点链路或边缘端口（边缘端口指的是该端口直接与用户终端相连，而没有连接到其它设备或共享网段上），也必须等待2倍的Forward Delay的时间延迟，端口才能迁移到转发状态。

RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）是STP协议的优化版。其“快速”体现在，当一个端口被选为根端口和指定端口后，其进入转发状态的延时在某种条件下大大缩短，从而缩短了网络最终达到拓扑稳定所需要的时间。

z RSTP中，根端口的端口状态快速迁移的条件是：本设备上旧的根端口已经停止转发数据，而且上游指定端口已经开始转发数据。

z RSTP中，指定端口的端口状态快速迁移的条件是：指定端口是边缘端口或者指定端口与点对点链路相连。如果指定端口是边缘端口，则指定端口可以直接进入转发状态；如果指定端口连接着点对点链路，则设备可以通过与下游设备握手，得到响应后即刻进入转发状态。

RSTP可以快速收敛，但是和STP一样存在以下缺陷：局域网内所有网桥共享一棵生成树，不能按VLAN阻塞冗余链路，所有VLAN的报文都沿着一棵生成树进行转发。

2. MSTP的特点

MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多生成树协议）可以弥补STP和RSTP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转发，从而为冗余链路提供了更好的负载分担机制。

MSTP的特点如下：

z MSTP设置VLAN映射表（即VLAN和生成树的对应关系表），把VLAN和生成树联系起来。

通过增加“实例”(将多个VLAN整合到一个集合中)这个概念，将多个VLAN捆绑到一个实例

中，以节省通信开销和资源占用率。

z 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。

z MSTP将环路网络修剪成为一个无环的树型网络，避免报文在环路网络中的增生和无限循环，同时还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数据的负载分担。

z MSTP兼容STP和RSTP。

1.2.2 MSTP的基本概念

在图1-4中的每台交换机都运行MSTP。下面结合图1-4解释MSTP的一些基本概念。

图1-4MSTP的基本概念示意图

1. MST域

MST域（Multiple Spanning Tree Regions，多生成树域）是由交换网络中的多台交换机以及它们之间的网段构成。这些交换机都启动了MSTP、具有相同的域名、相同的VLAN到生成树映射配置

和相同的MSTP修订级别配置，并且物理上有链路连通。

在同一个交换网络内可以存在多个MST域。用户可以通过MSTP配置命令把多台交换机划分在同一个MST域内。

如图1-4中的区域A0，域内所有交换机都有相同的MST域配置：

z域名相同

z VLAN与生成树的映射关系相同（VLAN1映射到生成树实例1，VLAN2映射到生成树实例2，

其余VLAN映射到CIST）

z MSTP修订级别相同（此配置在图中没有体现）

2. MSTI

MSTI（Multiple Spanning Tree Instance，多生成树实例）是指MST域内的生成树。

一个MST域内可以通过MSTP生成多棵生成树，各棵生成树之间彼此独立。

例如图1-4中，每个域内可以存在多棵生成树，每棵生成树和相应的VLAN对应。这些生成树都被称为MSTI。

3. VLAN映射表

VLAN映射表是MST域的一个属性，用来描述VLAN和MSTI的映射关系。

例如图1-4中，域A0的VLAN映射表就是：VLAN 1映射到MSTI 1，VLAN 2映射到MSTI 2，其余VLAN映射到CIST。MSTP就是根据VLAN映射表来实现负载分担的。

4. IST

IST（Internal Spanning Tree，内部生成树）是MST域内的一棵生成树。

IST和CST（Common Spanning Tree，公共生成树）共同构成整个交换机网络的生成树CIST （Common and Internal Spanning Tree，公共和内部生成树）。IST是CIST在MST域内的片段，是一个特殊的多生成树实例。

例如图1-4中，CIST在每个MST域内都有一个片段，这个片段就是各个域内的IST。

5. CST

CST是连接交换网络内所有MST域的单生成树。如果把每个MST域看作是一个“交换机”，CST 就是这些“交换机”通过STP协议、RSTP协议计算生成的一棵生成树。

6. CIST

CIST是连接一个交换网络内所有交换机的单生成树，由IST和CST共同构成。

例如图1-4中，每个MST域内的IST加上MST域间的CST就构成整个网络的CIST。

7. 域根

域根是指MST域内IST和MSTI的树根。MST域内各棵生成树的拓扑不同，域根也可能不同。

例如图1-4中，区域D0中，生成树实例1的域根为交换机B，生成树实例2的域根为交换机C。

8. 总根

总根（Common Root Bridge）是指CIST的树根。例如图1-4中，总根为区域A0内的某台交换机。

9. 端口角色

在MSTP的计算过程中，端口角色主要有根端口、指定端口、Master端口、域边缘端口、Alternate 端口和Backup端口。

z根端口是负责向树根方向转发数据的端口。

z指定端口是负责向下游网段或交换机转发数据的端口。

z Master端口是连接MST域到总根的端口，位于整个域到总根的最短路径上。从CST上看，Master端口就是域的“根端口”（把域看作是一个节点）。Master端口是特殊域边界端口，Master 端口在IST/CIST上的角色是Root端口，在其它各个实例上的角色都是Master端口。

z域边缘端口是连接不同MST域、MST域和运行STP的区域、MST域和运行RSTP的区域的端口，位于MST域的边缘。

z Alternate端口是根端口和Master端口用于快速切换的替换端口。当根端口或者Master端口被阻塞后，Alternate端口将成为新的根端口或者Master端口。

z Backup端口是指定端口用于快速切换的替换端口。当指定端口被阻塞后，Backup端口就会快速转换为新的指定端口，并无时延的转发数据。当开启了MSTP的同一台交换机的两个端口互相连接时，由于存在环路，交换机会将其中一个端口阻塞，Backup端口是被阻塞的那个端口。

在图1-5中，交换机A、B、C、D构成一个MST域。交换机A的端口1、2向总根方向连接，交换机C的端口5和端口6构成了环路，交换机D的端口3、4则向下连接其他的MST域，各个端口的角色如图1-5所示。

z同一端口在不同的生成树实例中可以担任不同的角色。

z域边缘端口在生成树实例上的角色与CIST的角色保持一致，但是Master端口除外，Master端口在CIST上的角色为ROOT端口，但是在其他实例上的角色才为Master端口。

z如图1-5所示，交换机A的端口1是域边缘端口，它在CIST上的角色是Root端口，在MST域内其他实例上的角色是Master端口。

图1-5端口角色示意图

域边缘端口连接到总根

10. 端口状态

MSTP中，根据端口是否转发用户流量、接收/发送BPDU报文，端口状态划分为三种：

z Forwarding状态：既转发用户流量又接收/发送BPDU报文

z Learning状态：不转发用户流量，只接收/发送BPDU报文

z Discarding状态：只接收BPDU报文

端口状态和端口角色是没有必然联系的，表1-6给出了各种端口角色能够具有的端口状态。

表1-6各种端口角色具有的端口状态

1.2.3 MSTP的基本原理

MSTP将整个二层网络划分为多个MST域，各个域之间通过计算生成CST；域内则通过计算生成多棵生成树，每棵生成树都被称为是一个MSTI。MSTP同RSTP一样，使用配置消息进行生成树的计算，只是配置消息中携带的是交换机上MSTP的配置信息。

1. CIST生成树的计算

经过比较配置消息后，在整个网络中选择一个优先级最高的交换机作为CIST的树根。在每个MST 域内MSTP通过计算生成IST；同时MSTP将每个MST域作为单台交换机对待，通过计算在MST 域间生成CST。CST和IST构成了整个交换机网络的CIST。

2. MSTI的计算

在MST域内，MSTP根据VLAN和生成树实例的映射关系，针对不同的VLAN生成不同的生成树实例。每棵生成树独立进行计算，计算过程与STP/RSTP计算生成树的过程类似。

3. 生成树协议算法实现过程

在初始时，每台交换机的各个端口会生成以自身交换机为根桥的配置消息，其中根路径开销为0，指定桥ID为自身交换机ID，指定端口为本端口。

(1) 每台交换机都向外发送自己的配置消息，并在接收到其他配置消息后进行如下处理：

z当端口收到比自身的配置消息优先级低的配置消息时，交换机把接收到的配置消息丢弃，对该端口的配置消息不作任何处理；

z当端口收到比本端口配置消息优先级高的配置消息时，交换机用接收到的配置消息中的内容替换该端口的配置消息中的内容；然后交换机将该端口的配置消息和交换机上的其它端口的配置消息进行比较，选出最优的配置消息。

(2) 配置消息的比较原则如下：

z树根ID较小的配置消息优先级高；

z若树根ID相同，则比较根路径开销。比较方法为：计算配置消息中的根路径开销与本端口对应的路径开销之和（设为S），S较小的配置消息优先级较高；

z若根路径开销也相同，则依次比较指定桥ID、指定端口ID、接收该配置消息的端口ID等。

(3) 计算生成树的步骤如下：

z选出根桥

比较所有交换机发送的配置消息，其中树根ID最小的交换机为根桥。

z选出根端口

每台交换机把接收最优配置消息的那个端口定为自身交换机的根端口。

z确定指定端口

首先，交换机根据根端口的配置消息和根端口的路径开销，为每个端口计算一个指定端口配置消息：树根ID替换为根端口的配置消息的树根ID；根路径开销替换为根端口的配置消息的根路径开销加上根端口的路径开销；指定桥ID替换为自身交换机的ID；指定端口ID替换为自身端口ID。

然后，交换机使用计算出来的配置消息和对应端口上原来的配置消息进行比较。如果端口上原来的配置消息更优，则交换机将此端口阻塞，端口的配置消息不变，并且此端口将不再转发数据，只接收配置消息；如果计算出来的配置消息更优，则交换机就将该端口设置为指定端口，端口上的配置消息替换成计算出来的配置消息，并周期性向外发送。

1.2.4 MSTP在交换机上的实现

MSTP同时兼容STP、RSTP。STP、RSTP两种协议报文都可以被运行MSTP的交换机识别并应用于生成树计算。H3C系列以太网交换机除了提供MSTP的基本功能外，还从用户的角度出发，提供了许多便于管理的特殊功能，如下所示：

z根桥保持

z根桥备份

z ROOT保护功能

z BPDU保护功能

z环路保护功能

z防止TC-BPDU报文攻击功能

z BPDU报文拦截功能

1.2.5 STP相关协议规范

相关的协议规范有：

z IEEE 802.1D：Spanning Tree Protocol

z IEEE 802.1w：Rapid Spanning Tree Protocol

z IEEE 802.1s：Multiple Spanning Tree Protocol

1.3 配置根桥

根桥的MSTP配置任务如表1-7所示。

表1-7根桥的配置任务

操作说明详细配置

开启MSTP特性必选

为了减少由于配置引起的网络拓扑振荡，一般在完成

其他参数配置后才启动MSTP特性

1.3.14

配置MST域必选 1.3.2 指定当前交换机为根桥或备份根桥必选 1.3.3

配置当前交换机的桥优先级可选

设置当前交换机为根桥或者备份根桥之后，用户不能

再修改交换机的优先级

1.3.4

配置端口对MSTP报文的识别/发送方

式

可选 1.3.5 配置MSTP的工作模式可选 1.3.6 配置MST域的最大跳数可选 1.3.7

配置交换网络的网络直径可选

建议用户使用缺省值

1.3.8

配置MSTP的时间参数可选

建议用户使用缺省值

1.3.9

配置超时时间因子可选 1.3.10

操作说明详细配置

配置端口的最大发送速率

可选

建议用户使用缺省值

1.3.11

配置当前端口为边缘端口可选 1.3.12

配置端口是否与点对点链路相连可选 1.3.13

当GVRP和MSTP同时在交换机上启动时，GVRP报文将沿着CIST进行传播。建议用户如果希望通过GVRP在网络中发布某个VLAN，则在配置MSTP的VLAN映射表时要保证把这个VLAN映射到CIST上。

1.3.1 配置准备

用户确定了交换机在生成树中的角色，明确了各个交换机在各个生成树实例中的树根地位或者叶子节点的地位。

1.3.2 配置MST域

1. 配置过程

表1-8MST域的配置过程

操作命令说明

进入系统视图system-view

-

进入MST域视图stp region-configuration -

配置MST域的域名region-name name 必选

缺省情况下，MST域的域名是交换机的MAC地址

instance instance-id vlan vlan-list 配置VLAN映射表

vlan-mapping modulo modulo 必选

两个命令都可以实现VLAN映射表的配置

缺省情况下，MST域内所有的VLAN 都映射到生成树实例0

配置MST域的MSTP修订级别 revision-level level

必选

缺省情况下，MST域的修订级别为0

手动激活MST域的配置 active region-configuration 必选

显示正在修改的MST域的配

置信息

check region-configuration 可选

显示已经生效的MST域的配

置信息

display stp region-configuration display命令可在任意视图下执行集群中设备发送的NTDP报文，只会在集群中的管理VLAN所在的实例中传输。

用户在配置MST域的相关参数，特别是配置VLAN映射表时，会引起MSTP重新计算生成树，从而引起网络拓扑振荡。为了减少这种由于配置引起的振荡，MSTP在处理用户关于域的相关配置时，并不会马上触发生成树重新计算，而是在满足下列条件之一的情况下，这些域的配置才会真正的生效：

z使用active region-configuration命令手工激活配置的MST域相关参数；

z使用stp enable命令启动MSTP特性。

z只有当两台或者多台交换机的Format Selector（802.1s协议规定的协议选择因子，缺省值为0，不可配置）、MST域名、VLAN映射表、MST域的修订级别完全相同时，它们才能属于同一个MST域。

z H3C系列以太网交换机支持用户配置MST域名、VLAN映射表、MST域的修订级别，当以上三者完全相同时，这两台或者多台交换机才能属于同一个MST域。

2. 配置举例

# 配置MST域名为info，MSTP修订级别为1，VLAN映射表为VLAN2～VLAN10映射到生成树实例1上，VLAN20～VLAN30映射到生成树实例2上。

system-view

[Sysname] stp region-configuration

[Sysname-mst-region] region-name info

[Sysname-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10

[Sysname-mst-region] instance 2 vlan 20 to 30

[Sysname-mst-region] revision-level 1

[Sysname-mst-region] active region-configuration

# 显示上面的配置信息。

[Sysname-mst-region] check region-configuration

Admin configuration

Format selector :0

Region name :info

Revision level :1

Instance Vlans Mapped

0 1, 11 to 19, 31 to 4094

1 2 to 10

2 20 to 30

1.3.3 指定当前交换机为根桥或备份根桥

MSTP可以通过计算来确定生成树的根桥。用户也可以通过交换机提供的命令来指定当前交换机为根桥。

1. 指定当前交换机为特定生成树的根桥

表1-9指定当前交换机为特定生成树的根桥

操作命令说明进入系统视图system-view -

指定交换机为特定生成树的根桥stp [ instance instance-id ] root primary [ bridge-diameter bridgenumber [ hello-time centi-seconds ] ]

必选

2. 指定当前交换机为特定生成树的备份根桥

表1-10指定当前交换机为特定生成树的备份根桥

操作命令说明进入系统视图system-view -

指定交换机为特定生成树的备份根桥stp [ instance instance-id ] root secondary [ bridge-diameter bridgenumber [ hello-time centi-seconds ] ]

必选

用户可以将当前交换机指定为生成树实例（由参数instance instance-id确定）的根桥或备份根桥。如果instance-id取值为0，当前交换机将被指定为CIST的根桥或备份根桥。

当前交换机在各个生成树实例中的角色互相独立，它可以作为一个生成树实例的根桥或备份根桥，同时也可以作为其他生成树实例的根桥或备份根桥；在同一个生成树实例中，同一台交换机不能既作为根桥，又作为备份根桥。

当根桥出现故障或被关机时，备份根桥可以取代根桥成为指定生成树实例的根桥；但是此时若用户设置了新的根桥，则备份根桥将不会成为根桥。如果用户为一个生成树实例配置了多个备份根桥，当根桥失效时，MSTP将选择MAC地址最小的那个备份根桥作为根桥。

在设置根桥和备份根桥时，用户可以同时指定交换网络的网络直径和Hello Time参数。关于网络直径和Hello Time的描述请参见1.3.8 配置交换网络的网络直径和1.3.9 配置MSTP的时间参数。

z当前交换机可以被指定为多棵生成树实例的树根，但是用户不能同时为一棵生成树实例指定两个或两个以上的根桥，即不要在两台或两台以上的交换机上使用stp root primary命令给同一棵生成树实例指定树根。

z用户可以给同一棵生成树指定多个备份树根，即可以在两台或两台以上的交换机上使用stp root secondary命令给同一棵生成树实例指定备份树根。

z用户也可以通过设置交换机的优先级为0来实现指定当前交换机为根桥的目的，但是当设置当前交换机为根桥或者备份根桥之后，用户不能再修改交换机的优先级。

3. 配置举例

# 指定当前交换机为生成树实例1的根桥，生成树实例2的备份根桥。

system-view

[Sysname] stp instance 1 root primary

[Sysname] stp instance 2 root secondary

1.3.4 配置当前交换机的桥优先级

交换机的桥优先级的大小决定了这台交换机是否能够被选作生成树的树根。通过配置较小的桥优先级，可以达到指定某台交换机成为生成树树根的目的。支持MSTP的交换机在不同的生成树实例中可以拥有不同的桥优先级。

1. 配置过程

表1-11当前交换机的桥优先级配置过程

操作命令说明进入系统视图system-view -

配置当前交换机的桥优先级stp [ instance instance-id ] priority priority 必选

桥优先级缺省值为32768

z使用stp root primary或stp root secondary命令指定当前交换机为根桥或者备份根桥之后，用户不能再对交换机的桥优先级进行配置。

z在生成树树根的选择过程中，如果交换机的桥优先级取值相同，则MAC地址最小的那台交换机将被选择为树根。

2. 配置举例

# 配置交换机在生成树实例1中的桥优先级为4096。

system-view

[Sysname] stp instance 1 priority 4096

1.3.5 配置端口对MSTP报文的识别/发送方式

用户可以配置端口对MSTP报文的识别/发送方式：

z根据识别结果确定发送报文的格式（auto）

z识别/发送私有格式报文

z识别/发送标准格式报文（802.1s）

端口会根据对端交换机或路由器转发的MSTP报文格式，进行相应的处理：

当配置端口根据识别结果确定发送报文的格式（auto）时：

z端口可以自动识别收到的MSTP报文格式是标准报文格式还是私有报文格式，并依据识别的结果决定本端口发送MSTP报文的格式，从而实现与对端设备的互通。

z如果对端的报文格式反复变化，MSTP会将对应端口关闭（Shutdown）以防止网络风暴出现，但是取消端口关闭（Shutdown）的操作需要网络管理员登录交换机来进行。

当用户配置端口的MSTP报文识别方式为私有报文格式时：

z端口可以识别并发送私有格式报文，实现与对端发送私有格式报文的设备互通。

z如果接收到的报文格式为标准格式时，MSTP会将对应端口设置为Discarding以防止网络风暴。

当用户配置端口的MSTP报文识别方式为标准报文格式时：

z端口可以识别并发送标准格式报文，实现与对端发送标准格式报文的设备互通。

z如果接收到的报文格式为私有格式时，MSTP会将对应的端口设置为Discarding以防止网络风暴。

1. 配置过程

表1-12配置端口对MSTP报文的识别/发送方式(系统视图)

操作命令说明

进入系统视图system-view -

配置端口对MSTP报文的识别/发送方式stp interface interface-type

interface-number compliance { auto |

dot1s | legacy }

必选

缺省情况下，端口被配置为auto，

即根据识别结果确定发送报文的格

式

表1-13配置端口对MSTP报文的识别/发送方式(以太网端口视图)

操作命令说明进入系统视图system-view -

进入以太网端口视图interface interface-type

interface-number

-

配置端口对MSTP报文的识别/发送方式stp compliance { auto | dot1s |

legacy }

必选

缺省情况下，端口被配置为auto，即

根据识别结果确定发送报文的格式

2. 配置举例

# 配置以太网端口Ethernet1/0/1识别和发送标准格式报文。

system-view

[Sysname] interface Ethernet1/0/1

[Sysname-Ethernet1/0/1] stp compliance dot1s

# 恢复端口缺省对MSTP报文的识别/发送方式。

[Sysname-Ethernet1/0/1] undo stp compliance

1.3.6 配置MSTP的工作模式

z STP兼容模式。交换机各个端口将向相连设备发送STP报文。如果交换网络中存在运行STP 协议的交换机，用户可以通过stp mode stp命令配置当前的MSTP工作模式运行在STP兼

容模式下。

z RSTP兼容模式。交换机各个端口将向相连设备发送RSTP报文。如果交换网络中存在运行RSTP协议的交换机，用户可以通过stp mode rstp命令配置当前的MSTP工作模式运行在

RSTP兼容模式下。

z MSTP模式。交换机的各个端口将向相连设备发送MSTP报文或者STP报文（如果交换机端口上连接了运行STP协议交换机），并且具备多生成树的功能。