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1、 配置配置 STP、RSTP 和和 MSTP 本章描述如何配置生成树协议（Spanning Tree Protocol 简称STP）和快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol 简称RSTP） ， 理解、STPRSTPMSTP 配置、STPRSTPMSTP 、信息显示STPRSTPMSTP 生成树可选特性配置 S2126G 支持 65 个 MSTP 实体(instance)，而 S2126S 支持 16 个。S2026G/F 支持 32 个实体，其中实 体 0 为缺省实体， 是强制存在的， 其它实体可以创建/删除， 所以 S2126G 可以创建 64 个实体， S
2、2126S 可以创建 15 个，S2026G/F 可以创建 31 个。以下配置描述以 S2126G 为准，所有提到 MSTP 实体为 64 的地方，对于 S2126S 是 15,对于 S2026G/F 是 31。 理解理解 STP、RSTP、MSTP STP、RSTP 总述 Bridge Protocol Data Units Bridge ID Spanning-Tree Timers Port Roles and the Active Topology 网络拓扑树的生成 RSTP 的快速收敛 RSTP 与 STP 的兼容 MSTP 概述 如何划分 MSTP region MSTP regi
3、on 内的生成树（IST） MSTP region 间的生成树（CST） Hop Count MSTP 和 RSTP、STP 协议的兼容 STP、RSTP 总述总述 本交换机既支持 STP 协议，也支持 RSTP 协议，遵循 IEEE 802.1D 和 IEEE 802.1w 标准。 STP 协议协议是用来避免链路环路产生的广播风暴、并提供链路冗余备份的协议。 对二层以太网来说，两个 LAN 间只能有一条活动着的通路，否则就会产生广播风暴。但是为了加强一个局域 网的可靠性，建立冗余链路又是必要的，其中的一些通路必须处于备份状态，如果当网络发生故障，另一条链路失 效时，冗余链路就必须被提升为活动
4、状态。手工控制这样的过程显然是一项非常艰苦的工作，STP 协议就自动的完 成这项工作。它能使一个局域网中的交换机起下面作用： ? 发现并启动局域网的一个最佳树型拓朴结构。 ? 发现故障并随之进行恢复，自动更新网络拓朴结构，使在任何时候都选择了可能的最佳树型结构。 局域网的拓朴结构是根据管理员设置的一组网桥配置参数自动进行计算的。 使用这些参数能够生成最好的一棵 拓朴树。只有配置得当，才能得到最佳的方案。 RSTP 协议协议完全向下兼容 802.1D STP 协议，除了和传统的 STP 协议一样具有避免回路、提供冗余链路的功能 外，最主要的特点就是“快”。如果一个局域网内的网桥都支持 RSTP
5、协议且管理员配置得当，一旦网络拓朴改变而 要重新生成拓朴树只需要不超过 1 秒的时间（传统的 STP 需要大约 50 秒） 。 Bridge Protocol Data Units(简写为简写为 BPDU)： 要生成一个稳定的树型拓朴网络需要依靠以下元素： ? 每个网桥唯一的桥 ID（bridge ID） ，由桥优先级和 Mac 地址组合而成。 ? 网桥到根桥的路径花费（root path cost） ，以下简称根路径花费。 ? 每个端口 ID（port ID） ，由端口优先级和端口号组合而成。 网桥之间通过交换 BPDU（Bridge Protocol Data Units，网桥协议数据单元
6、）帧来获得建立最佳树形拓朴结构所 需要的信息。这些帧以组播地址 01-80-C2-00-00-00（十六进制）为目的地址。 每个 BPDU 由以下这些要素组成： ? Root Bridge ID（本网桥所认为的根桥 ID） 。 ? Root Path cost（本网桥的根路径花费） 。 ? Bridge ID（本网桥的桥 ID） 。 ? Message age（报文已存活的时间） ? Port ID（发送该报文端口的 ID） 。 ? Forward-Delay Time、Hello Time、Max-Age Time 三个协议规定的时间参数。 ? 其他一些诸如表示发现网络拓朴变化、本端口状态的
7、标志位。 当网桥的一个端口收到高优先级的 BPDU（更小的 bridge ID，更小的 root path cost，等） ，就在该端口保存这 些信息，同时向所有端口更新并传播信息。如果收到比自己低优先级的 BPDU，网桥就丢弃该信息。 这样的机制就使高优先级的信息在整个网络中传播开，BPDU 的交流就有了下面的结果： ? 网络中选择了一个网桥为根桥（Root Bridge） 。 ? 除根桥外的每个网桥都有一个根口（Root Port） ，即提供最短路径到 Root Bridge 的端口。 ? 每个网桥都计算出了到根桥（Root Bridge）的最短路径。 ? 每个 LAN 都有了指派网桥 （
8、Designated Bridge） ， 位于该 LAN 与根桥之间的最短路径中。 指派网桥和 LAN 相连的端口称为指派端口（Designated port） 。 ? 根口（Root port）和指派端口（Designated port）进入 Forwarding 状态。 ? 其他不在生成树中的端口就处于 Discarding 状态 Bridge ID 按 IEEE 802.1W 标准规定，每个网桥都要有单一的网桥标识（Bridge ID） ，生成树算法中就是以它为标准来选 出根桥（Root Bridge）的。Bridge ID 由 8 个字节组成，后 6 个字节为该网桥的 mac 地址，前
9、 2 个字节如果下表所 示，前 4 bit 表示优先级（priority） ，后 8 bit 表示 System ID，为以后扩展协议而用，在 RSTP 中该值为 0，因此给 网桥配置优先级就要是 4096 的倍数。 Priority value System ID Priority value System ID Bit 位 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 值 32768 16384 8192 4096 2048102451225612864 32 16 8 4 2 1 Spanning-Tree Timers（生成树的定时器）（生成树的定时器）
10、 以下描述影响到整个生成树性能的三个定时器。 ? Hello timer：定时发送 BPDU 报文的时间间隔。 ? Forward-Delay timer：端口状态改变的时间间隔。当 RSTP 协议以兼容 STP 协议模式运行时，端口从 listening 转变向 learning，或者从 learning 转向 forwarding 状态的时间间隔。 ? Max-Age timer：BPDU 报文消息生存的最长时间。当超出这个时间，报文消息将被丢弃。 Port Roles and Port States 每个端口都在网络中有扮演一个角色（Port Role） ，用来体现在网络拓朴中的不同作用
11、。 ? Root port：提供最短路径到根桥（Root Bridge）的端口。 ? Designated port：每个 LAN 的通过该口连接到根桥。 ? Alternate port：根口的替换口，一旦根口失效，该口就立该变为根口。 ? Backup port：Designated port 的备份口，当一个网桥有两个端口都连在一个 LAN 上，那么高优先级的端 口为 Designated port，低优先级的端口为 Backup port。 ? Disable port：当前不处于活动状态的口，即 operation state 为 down 的端口都被分配了这个角色。 以下为各个端口
12、角色的示意图 R1w-2-1、R1w-2-2、R1w-2-3： R = Root port D = Designated port A = Alternate port B = Backup port R = Root port D = Designated port A = Alternate port B = Backup port 在没有特别说明情况下，端口优先级从左到右递减 图R1w-2-1 图R1w-2-2 图 R1w-2-3 每个端口有三个状态（port state）来表示是否转发数据包，从而控制着整个生成树拓朴结构。 ? Discarding：既不对收到的帧进行转发，也不进行源
13、Mac 地址学习。 ? Learning：不对收到的帧进行转发，但进行源 Mac 地址学习，这是个过渡状态。 ? Forwarding：既对收到的帧进行转发，也进行源 Mac 地址的学习。 对一个已经稳定的网络拓朴，只有 Root port 和 Designated port 才会进入 Forwarding 状态，其它端口都只能处 于 Discarding 状态。 网络拓朴树的生成（典型应用方案）网络拓朴树的生成（典型应用方案） 现在就可以说明 STP、RSTP 协议是如何把杂乱的网络拓朴生成一个树型结构了。如下图 R1w-3-1 所示，假设 Switch A、B、C 的 bridge ID
14、是递增的，即 Switch A 的优先级最高。A 与 B 间是千兆链路，A 和 B 间为百兆链路， B 和 C 间为十兆链路。Switch A 做为该网络的骨干交换机，对 Switch B 和 Switch C 都做了链路冗余，显然，如果 让这些链路都生效是会产生广播风暴的。 图R1w-3-1 而如果这三台 Switch 都打开了 Spanning Tree 协议，它们通过交换 BPDU 选出根桥（root bridge）为 Switch A。 Switch B 发现有两个端口都连在 Switch A 上， 它就选出优先级最高的端口为 root port， 另一个端口就被选为 Alternat
15、e port。而 Switch C 发现它既可以通过 B 到 A，也可以直接到 A，但由于交换机通过计算发现：就算通过 B 到 A 的 链路花费（path cost）也比直接到 A 的低（各种链路对应的链路花费请查表*） ，于是 Switch C 就选择了与 B 相连 的端口为 Root port，与 A 相连的端口为 Alternate port。都选择好端口角色（port role）了，就进入各个端口相应的 状态了，于是就生成了相应的图 R1w-3-2。 图R1w-3-2 如果 Switch A 和 Switch B 之间的活动链路出了故障，那备份链路就会立即产生作用，于是就生成了相应的图
16、 R1w-3-3。 图R1w-3-3 如果 Switch B 和 Switch C 之间的链路出了故障，那 Switch C 就会自动把 Alternate port 转为 Root port，就生成 了图 R1w-3-4 的情况。 图R1w-3-4 RSTP 的快速收敛的快速收敛 现在开始介绍 RSTP 所特有的功能，即能让端口“快速”的 forwarding。 STP 协议是选好端口角色（port role）后等待 30 秒后再 forwarding 的，而且每当拓朴发生变化后，每个网桥的 Root port 和 Designated port 又要重新过 30 秒再 forwarding， 因此要等整个网络拓朴稳定为一个树型结构就大约需要 50 秒。 而 RSTP 端口的 forwarding 过程就大不一样了，如图 R1w-4-1 所示，Switch A 发送 RSTP 特有“pro
