实验目的

1. 理解生成树协议的基本原理及其在二层网络中的作用

2. 掌握华为MSTP协议的工作原理与优势

3. 学习华为交换机MSTP的基本配置方法

4. 掌握MSTP域、实例和VLAN映射的配置

实验背景

某公司财务部和销售部的PC通过两台核心交换机实现互联。为提高网络的可靠性和可用性，网络管理员部署了冗余链路，以防止单点故障导致业务中断。然而，物理上的冗余链路带来了二层环路风险，可能引发广播风暴、MAC地址表震荡等问题。为解决此问题，需要在交换机上部署多生成树协议（MSTP），在消除环路的同时，实现部门间流量的负载分担。

技术原理：

多生成树协议（MSTP）：在RSTP的基础上，通过将多个VLAN映射到不同的生成树实例，实现不同VLAN流量的负载分担。MSTP既保持了RSTP的快速收敛特性，又能够通过多个生成树实例优化网络流量路径，提高链路利用率。

协议版本：STP（生成树协议）、RSTP（快速生成树协议）、MSTP（多生成树协议）。

MSTP核心组件：

MST域（MST Region）：一组具有相同MST配置的交换机构成的区域，域内包含三个关键参数：域名（Region Name）、修订级别（Revision Level）、VLAN到生成树实例的映射表（VLAN-to-Instance Mapping Table），这三个参数必须在域内所有交换机上保持一致。

生成树实例：

• CIST（公共和内部生成树，实例0）：连接整个交换网络的单一生成树，所有未明确映射的VLAN默认属于CIST，负责选举总根桥和连接不同MST域

• MSTI（多生成树实例，实例1-4094）：用户定义的生成树实例，每个实例独立计算拓扑，实现不同VLAN的路径优化

生成树算法（STA）在MSTP中的扩展：

选举总根桥（CIST Root）：在整个网络范围内选举桥ID最小的交换机作为总根桥

选举域根桥（MSTI Regional Root）：在每个MST实例中选举域根桥，不同实例可以有不同的域根桥

计算到域根桥的最佳路径：基于端口开销、桥ID和端口ID确定每个实例中的最优路径

MSTP端口角色：在RSTP的基础上，MSTP增加了以下端口角色：

• 主端口（Master Port）：连接MST域到总根桥的端口，位于域边界

• 域边界端口：连接不同MST域的端口

• 内部端口：MST域内部的端口

MSTP端口状态：继承了RSTP的快速状态转换机制，包含三种状态：

• 丢弃（Discarding）：不学习MAC地址，不转发用户数据帧，只处理BPDU报文

• 学习（Learning）：学习MAC地址，构建MAC地址表，但不转发用户数据帧

• 转发（Forwarding）：正常学习和转发用户数据帧

MSTP收敛机制：当网络拓扑发生变化时，MSTP可以实现小于1秒的快速收敛，具体机制包括：

• 提议/同意机制（Proposal/Agreement）：通过P/A机制快速将指定端口转换为转发状态

• 快速端口角色转换：替代端口（Alternate Port）和备份端口（Backup Port）可直接转换为根端口或指定端口

• 拓扑变化机制优化：只在域边界传播拓扑变化通知，减少影响范围

MSTP负载分担原理：通过将不同VLAN映射到不同的MST实例，每个实例独立计算生成树，使得不同VLAN流量可以沿着不同的最优路径转发，实现链路负载分担。在本次实验中，财务部VLAN 10映射到实例1，销售部VLAN 20映射到实例2，两个部门的流量将沿着不同的最优路径传输。

实验设备：S5700 2台；PC 4台；直通线；交叉线。

实验步骤

步骤1：按拓扑图搭建网络，并为交换机提供冗余链路
按实验拓扑连接两台华为交换机SW1和SW2，配置交换机间的物理链路，创建冗余连接。

步骤2：基础VLAN与接口配置
在SW1和SW2上创建VLAN并配置接入端口。

# SW1配置
system-view
sysname SW1
vlan batch 10 20
interface GigabitEthernet 0/0/1
 port link-type access
 port default vlan 10
interface GigabitEthernet 0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 20

# SW2配置
system-view
sysname SW2
vlan batch 10 20
interface GigabitEthernet 0/0/1
 port link-type access
 port default vlan 10
interface GigabitEthernet 0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 20

步骤3：配置Trunk互联端口
将两台交换机之间的互联端口配置为Trunk模式。

# SW1配置
interface GigabitEthernet 0/0/23
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan all
interface GigabitEthernet 0/0/24
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan all

# SW2配置
interface GigabitEthernet 0/0/23
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan all
interface GigabitEthernet 0/0/24
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan all

步骤4：全局启用MSTP
华为交换机默认情况下STP是启用的，需要配置为MSTP模式。

# SW1和SW2上都执行
stp mode mstp
stp enable

步骤5：配置MST域参数
在所有交换机上配置相同的MST域参数。通过交换机之间传送MST BPDU报文，选举总根桥、域根桥、根端口等，确定每个MST实例中端口的转发状态。

# SW1配置MST域
stp region-configuration
 region-name TEST_LAB
 revision-level 1
 instance 1 vlan 10
 instance 2 vlan 20
 active region-configuration

# SW2配置MST域（必须与SW1完全一致）
stp region-configuration
 region-name TEST_LAB
 revision-level 1
 instance 1 vlan 10
 instance 2 vlan 20
 active region-configuration

步骤6：配置MSTP实例优先级
通过为不同实例设置不同的根桥，实现不同VLAN流量的负载分担。

# SW1配置
stp instance 1 root primary
stp instance 2 root secondary

# SW2配置
stp instance 2 root primary
stp instance 1 root secondary

注意： 只有当两台交换机都配置完MSTP后，再将交换机连接起来。如果先连线再配置会造成广播风暴，影响交换机的正常工作。

步骤7：查看交换机生成树协议配置

# 查看MSTP摘要信息
display stp brief

# 查看详细MSTP信息
display stp

# 查看MST域配置
display stp region-configuration

步骤8：测试
当主链路处于down状态时，MSTP能够自动地切换到备份链路，保证数据的正常转发。

# 测试步骤：
# 1. 断开SW1的GigabitEthernet 0/0/23端口
interface GigabitEthernet 0/0/23
 shutdown

# 2. 查看MSTP状态变化
display stp brief

# 3. 测试连通性
# 使用PC测试VLAN 10和VLAN 20的通信

# 4. 恢复链路
interface GigabitEthernet 0/0/23
 undo shutdown

# 5. 观察收敛过程
display stp brief