RSTP和MSTP - HelloWorld开发者社区

STP回顾

RSTP和MSTP

RSTP

RSTP的所有改变都是为了更快速的收敛网络。 RSTP对STP做的优化：

端口角色

AP：代替端口，是RP的备份。 AP端口是由于学习到其它网桥发送的配置BPDU报文而阻塞的端口。
BP：备份端口，是DP的备份。 BP端口是由于学习到自己发送的配置BPDU报文而阻塞的端口。

端口状态 将disable、blocking、listening三种状态合一变为discarding。（都不转发数据）
BPDU类型

STP有配置BPDU（STP只使用flag字段的TC bit和TCA bit）和TCN BPDU。
RSTP只存在RST BPDU（Flag字段的8bit全部使用）：
上述4、5两个bit做端口状态的描述、2、3两个bit做端口角色的描述，1、6两个bit用于P/A机制。*

BPDU报文分为：配置BPDU：STP用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文。 RST BPDU：RSTP用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文。 MST BPDU：MSTP用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文。 TCN BPDU：网络拓扑发生变化时用来通知相关设备的报文。 ::: tip Port Role：
00 ：没有该端口角色
01 ：AP或BP
10 ：RP
11 ：DP :::

BPDU的处理

发送处理

**1.STP：只有根桥发送。**
**2.RSTP：每台都会独立发送。**

BPDU超时

**1.STP：20s老化。**
**2.RSTP：Hello Time（2s） × 3 × Timer Factor = 18s老化。**

（Timer Factor默认为3，可以手动修改。）

次优BPDU的处理

**1.STP：不处理，等待接口BPDU老化。**
**2.RSTP：直接向对端发送接口上最好BPDU。**

收敛机制

端口快速切换

**1.STP：不存在。**
**2.RSTP：在RP端口失效后，可以将AP端口无缝切换为RP端口，BP端口无缝切换为DP端口。**

边缘端口（EP）

**1.STP：借用使用。**
**2.RSTP：通过设置边缘端口，使得终端设备快速接入网络。**

P/A机制

**1.STP：不存在。**
**2.RSTP：封锁下行链路，同时判断上行链路不存在环路，将上行链路进入转发状态，由下行交换机继续判断上行链路是否可以放行。** （上行没有环路时，下行可以做P/A机制。）

RSTP和MSTP 上图中SW1和SW2选择DP和RP完毕后，SW2的RP进入阻塞，上行SW1的DP端口下发一个P置位的BPDU，使得SW2进入同步置位（SYN），进行端口同步（SW2临时阻塞除边缘端口外的全部端口），然后SW2上行端口RP进入转发状态，回复SW1 A置位的BPDU，SW1的DP收到后进入转发状态。SW2阻塞的下游DP端口放开，依次向下进行P/A操作。 RSTP和MSTP ::: tip 上述拓扑中，所有链路都应进行P/A的交互，导致链路全部阻塞。实际上第一次P/A机制解决的只有和根桥相连的两条链路。SW2和SW3相连的链路两端都被阻塞，开始转发根桥的BPDU（将BPDU内根桥的RID字段设成SW1的BID），选出最优的，当SW2为AP，SW3为DP时，SW2和SW3相连的链路就没有了P/A机制，只能等待30s转发延迟来收敛。 ::: 文档解释： RSTP和MSTP

拓扑变更机制

STP：发生变更的设备，需要发送TCN BPDU给根桥，根桥发送TC BPDU，刷新拓扑。
RSTP：发生变更的设备，在非边缘指定端口和根端口上直接清除MAC地址，启动TC While time计时器，在4s（2个hello time）内发送TC置位的RST BPDU。收到RST BPDU的设备，除了收到的接口外，其他所有非边缘指定端口和根端口，都直接清除MAC地址，启动TC While time计时器，在4s（2个hello time）内发送TC置位的RST BPDU，重复上述操作直到全网收敛。

保护机制

STP：不存在。
RSTP： 1.BPDU保护：保护边缘端口（EP）。 如果边缘端口收到RST BPDU，边缘端口将被error-down，但是边缘端口属性不变，同时通知网管系统。 2.根保护：保护指定端口（DP）。 指定端口收到优先级更高的RST BPDU时，端口将进入Discarding状态，不再转发报文。经过一段时间（通常为两倍的Forward Delay，即30s），如果端口一直没有再收到优先级较高的RST BPDU，端口会自动恢复到正常的Forwarding状态。
```
**3.环路保护：保护AP、RP端口。** 如果AP和RP长时间（一个转发延迟时间）收不到上游的BPDU，将端口进入阻塞状态，且RP会切换为DP。收到上游的BPDU后，端口会恢复为原来的角色和状态。
**4.TC-BPDU保护：保护所有端口。** 在收到大量TC-BPDU时，影响交换机性能，可以配置一个阈值，将超过阈值的TC-BPDU报文当作一个报文来计算。（TC-BPDU即TC置位的RST BPDU）
```

MSTP

STP/RSTP：

计算单生成树，链路带宽得不到利用，浪费设备资源。
对于流量转发，容易出现次优路径。

MSTP：

计算多个生成树。
每棵生成树由不同的实例来指定，每一个实例会阻塞不同接口。

MSTP：多生成树。分为多实例生成树和多域生成树。（多域生成树包含多实例生成树）

::: tip 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。 每个域叫做一个MST域，每棵生成树叫做一个多生成树实例MSTI。

一个交换网络可以划分多个MST域。 一个MST域，可以划分多个MSTI实例。 （MSTI使用Instance ID标识，华为设备取值为0~48） :::

MSTP基本概念

MSTI：多生成树实例 每一个域内都会存在多实例生成树，实例取值是0-48。每一个实例都可以选择不同根桥（每一个实例都是一个单生成树）。 VLAN和实例相互映射：
- 一个VLAN只能映射一个实例。
- 一个实例可以映射多个VLAN。
CST：公共生成树 将每一个域看作一台交换机。域与域之间通过STP计算，阻塞接口，以此形成CST。
IST：内部生成树 是每个域内实例ID为0的生成树。
CIST：公共内部生成树 将CST和IST进行连接，域间用CST，域内用IST。
SST：单生成树 一个MST域中只有一台交换设备，该设备称为SST。连接了运行STP或RSTP的设备，设备称为SST。

总根：在MSTP网络内（所有域中），优先级设备最高的设备。 域根：在MSTP域内，多实例的根桥。

MSTI = 0，（IST）去往总根最近的设备为域根。
MSTI != 0，通过BID计算最优的设备（优先级+mac地址）。

主桥：IST内的设备去往总根最近的设备。 如果总根在MST域中，则总根为该域的主桥。 ::: tip MSTI实例 = 0 又叫IST。 :::

MSTP的端口角色

　除了DP、RP、AP、BP、EP以外，MSTP还增加了Master端口和域边缘端口。 RSTP和MSTP

Master端口：每一个域（除了总根所在的域）都会存在一个Master端口。

   **1.是特殊的域边缘端口。**
   **2.是域内报文去往总根的必经之路。**
   **3.在MSTI = 0 ，该端口为RP端口。**
   **4.在MSTI != 0 ，该端口为Master端口。**

域边缘端口：连接其他域的端口。（DP或者AP）

MSTP的端口状态和RSTP相同。 RSTP和MSTP

MSTP拓扑计算

RSTP和MSTP 外部路径开销是域间开销值。

RSTP和MSTP 交换机默认是MSTP模式。

[SW1]stp region-configuration    stp域配置（默认为空）
[SW1-mst-region]active region-configuration    激活域配置
[SW1-mst-region]revision-level 1234    设置修订级别

如上，在做了域配置后，需要激活域配置。

::: tip 只要两台交换设备的以下配置相同，这两台交换设备就属于同一个MST域：

MST域的域名。
多生成树实例和VLAN的映射关系。
MST域的修订级别。

在域名和VLAN映射表相同的情况下，可通过执行命令revision-level配置修订级别，从而区分不同的MST域。 :::

[SW5-mst-region]instance ?
  INTEGER<0-48>  Identifier of spanning tree instance
[SW5-mst-region]instance 1 vlan 100
[SW5-mst-region]instance 2 vlan 200

接口放行所有vlan：
[SW5-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk
[SW5-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all     
[SW5-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 
[SW5-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all

RSTP和MSTP 上图中MSTID为多实例ID。 如上是多实例在多域场景下端口表示，和总根相连的端口为MASTER端口，与其他设备相连的端口为域边缘端口。

RSTP和MSTP 使用多实例完成PC1-PC3，PC2-PC4通信。PC1-PC3通信时，阻塞SW2-SW3的链路，PC2-PC4通信时，阻塞SW1-SW3的链路。SW1-SW2做备份路径。

VLAN底层配置：

连接终端：
[SW1-GigabitEthernet0/0/3]port link-type access
[SW1-GigabitEthernet0/0/3]port default vlan 10

[SW2-GigabitEthernet0/0/3]port link-type access 
[SW2-GigabitEthernet0/0/3]port default vlan 20

[SW3-GigabitEthernet0/0/5]port link-type access 
[SW3-GigabitEthernet0/0/5]port default vlan 10    
[SW3-GigabitEthernet0/0/6]port link-type access     
[SW3-GigabitEthernet0/0/6]port default vlan 20

交换机互联：
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk 
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 10
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk 
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 20 

[SW3-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk 
[SW3-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan 10
[SW3-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk
[SW3-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan 20

SW1-SW2做备份路径：
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all 
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all

多实例映射VLAN：

[SW3-mst-region]instance 1 vlan 10
[SW3-mst-region]instance 2 vlan 20
[SW3-mst-region]active region-configuration 
域内设备的域配置需要相同，SW1、SW2做同样配置

由于SW1只有VLAN 10，SW2只有VLAN 20，通过接口VLAN配置实现数据隔离，没有通过MSTP生成树。在SW1-SW3和SW2-SW3链路上全部放开VLAN 10和VLAN 20后，实现数据隔离就只能通过MSTP。

分析： 保证VLAN 10的正常通信时，SW1作为根桥，SW2作为备份根桥，SW3会优选直连SW1。 保证VLAN 20的正常通信时，SW2作为根桥，SW1作为备份根桥，SW3会优选直连SW2。 通过更改优先级，可以指定路由器成为根桥或者备根桥。

[SW1]stp priority    修改设备优先级
[SW1]stp instance    单独修改实例内的优先级（0-48）
[SW1]stp instance 1 ?
  priority      指定设置的优先级
  root          直接设置为根桥（最高优先级）
[SW1]stp instance 1 root ?
  primary       根交换机
  secondary     备份根交换机

实例1中，SW1作为根桥，SW2作为备份根桥：
[SW1]stp instance 1 root primary 
[SW2]stp instance 1 root secondary

实例2中，SW1作为备份根桥，SW2作为根桥：
[SW1]stp instance 2 root secondary 
[SW2]stp instance 2 root primary

::: tip 根桥默认优先级0，备份根桥默认优先级4096，其他设备默认为32768。 ::: RSTP和MSTP