3.7 交換機(jī)的生成樹(shù)技術(shù)

3.7.1 冗余鏈路問(wèn)題

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，為了增強(qiáng)通信鏈路的可靠性，一般在交換機(jī)之間設(shè)計(jì)一條或多條冗余鏈路，冗余鏈路的添加，可以保證鏈路正常通信，但也可能會(huì)導(dǎo)致環(huán)路的產(chǎn)生。例如，在圖3-27中，A站點(diǎn)往B站點(diǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，而交換機(jī)A和交換機(jī)B的地址表中都沒(méi)有B站點(diǎn)的MAC地址。首先，數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)段A會(huì)傳到交換機(jī)A的1/1端口和交換機(jī)B的2/1端口，因?yàn)榻粨Q機(jī)A和交換機(jī)B的地址表中都沒(méi)有B站點(diǎn)的MAC地址，所以交換機(jī)會(huì)將數(shù)據(jù)以廣播的形式向所有其他端口轉(zhuǎn)發(fā)，這樣，數(shù)據(jù)傳到網(wǎng)段B的同時(shí)，又會(huì)通過(guò)交換機(jī)B回到網(wǎng)段A，再通過(guò)網(wǎng)段A轉(zhuǎn)發(fā)……這樣就產(chǎn)生了一個(gè)環(huán)路。在廣播密集型的網(wǎng)絡(luò)中，環(huán)路會(huì)形成廣播風(fēng)暴，而將網(wǎng)絡(luò)全部堵塞。

由上分析可知，對(duì)二層以太網(wǎng)來(lái)說(shuō)，兩個(gè)局域網(wǎng)之間只能有一條活動(dòng)著的鏈路，否則就會(huì)產(chǎn)生環(huán)路，形成廣播風(fēng)暴。但是為了加強(qiáng)一個(gè)局域網(wǎng)的可靠性，建立冗余鏈路又是十分必要的，因此，其中的一些通路必須處于備份狀態(tài)，若網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，活動(dòng)鏈路失效時(shí)，冗余鏈路就必須被提升為活動(dòng)狀態(tài)。手工控制這樣的過(guò)程是一項(xiàng)非常麻煩的工作，生成樹(shù)協(xié)議（Spanning-Tree Protocol，STP）就能自動(dòng)完成這項(xiàng)工作。

3.7.2 STP與RSTP

目前，在網(wǎng)絡(luò)中普遍使用的生成樹(shù)協(xié)議有STP、RSTP（Rapid Spanning-Tree Protocol，快速生成樹(shù)協(xié)議）和MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多生成樹(shù)協(xié)議），它們遵循的標(biāo)準(zhǔn)分別是IEEE802.1d、IEEE802.1w、IEEE802.1s。STP是一種二層管理協(xié)議，通過(guò)有選擇性地阻塞網(wǎng)絡(luò)冗余鏈路來(lái)達(dá)到消除網(wǎng)絡(luò)環(huán)路的目的，同時(shí)具備鏈路冗余備份的功能。RSTP是STP的擴(kuò)展，其主要特點(diǎn)是增加了端口狀態(tài)快速切換的機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖俎D(zhuǎn)換。如果一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的交換機(jī)都支持RSTP協(xié)議且管理員配置得當(dāng)，一旦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖兌匦律赏負(fù)錁?shù)時(shí)，只需要不超過(guò)1 s的時(shí)間（傳統(tǒng)STP需要大約50 s）。

1.STP的基本思想

STP的基本思想就是要生成一個(gè)穩(wěn)定的樹(shù)型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，樹(shù)的根是一臺(tái)稱為根橋的交換機(jī)（Root Bridge，簡(jiǎn)稱根交換機(jī)，下同），由根交換機(jī)開(kāi)始，逐級(jí)形成一棵樹(shù)，交換機(jī)為樹(shù)的節(jié)點(diǎn)，鏈路為樹(shù)枝，根交換機(jī)定時(shí)發(fā)送配置報(bào)文，非根交換機(jī)接收配置報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)，如果某臺(tái)交換機(jī)能夠從兩個(gè)以上的端口接收到配置報(bào)文，則說(shuō)明從該交換機(jī)到根有不止一條路徑，便構(gòu)成了循環(huán)回路，此時(shí)交換機(jī)根據(jù)端口的配置選出一個(gè)端口為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，并把其他的端口阻塞，相應(yīng)鏈路被阻斷，成為備份鏈路，消除了循環(huán)。當(dāng)某個(gè)端口長(zhǎng)時(shí)間不能接收到配置報(bào)文的時(shí)候，交換機(jī)認(rèn)為該端口失效，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇赡芤呀?jīng)改變，此時(shí)生成樹(shù)就會(huì)重新計(jì)算，激活其他的備份鏈路，生成新的樹(shù)型拓?fù)洌?qiáng)制將原來(lái)的故障鏈路變?yōu)閭浞萱溌罚@時(shí)端口狀態(tài)也會(huì)隨之改變，以保證數(shù)據(jù)的傳輸路徑是唯一的。用于構(gòu)造這棵樹(shù)的算法稱為生成樹(shù)算法STA（Spanning Tree Algorithm）。

2.網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU

交換機(jī)之間通過(guò)交換BPDU（Bridge Protocol Data Units，網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）幀來(lái)獲得建立最佳樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所需要的信息。這些幀以組播地址01-80-C2-00-00-00（十六進(jìn)制）為目的地址。每個(gè)BPDU由以下要素組成。

⊙ Root Bridge ID：本交換機(jī)所認(rèn)為的根交換機(jī)的標(biāo)識(shí)，即ID。

⊙ Root Path cost：本交換機(jī)到根交換機(jī)的路徑花費(fèi)，稱為根路徑花費(fèi)。

⊙ Bridge ID：本交換機(jī)的標(biāo)識(shí)，即ID。

⊙ Message age：報(bào)文（幀）已存活的時(shí)間。

⊙ Port ID：發(fā)送該報(bào)文的端口，即端口ID。

⊙ Forward-Delay Time、Hello Time、Max-Age Time：三個(gè)協(xié)議規(guī)定的時(shí)間參數(shù)。

⊙ 其他一些網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓⒈径丝跔顟B(tài)的標(biāo)志位。

當(dāng)交換機(jī)的一個(gè)端口收到高優(yōu)先級(jí)的BPDU（Bridge ID更小、Root path cost更小等），就在該端口保存這些信息，同時(shí)向所有端口更新并傳播信息。如果收到比自己低優(yōu)先級(jí)的BPDU，交換機(jī)就丟棄該信息。

3.交換機(jī)標(biāo)識(shí)Bridge ID

按IEEE802.1w標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，生成樹(shù)協(xié)議中的每臺(tái)交換機(jī)都有唯一標(biāo)識(shí)（Bridge ID），生成樹(shù)算法中就是以它為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選出根交換機(jī)（Root Bridge）的。Bridge ID由交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)和MAC地址組成，共8字節(jié)，后6字節(jié)為該交換機(jī)的MAC地址，前2字節(jié)如表3.4所示，前4位表示優(yōu)先級(jí)（priority），后12位表示System ID，為以后擴(kuò)展協(xié)議而用，在RSTP中該值為0，因此給交換機(jī)配置優(yōu)先級(jí)必須是4096的倍數(shù)。

4.生成樹(shù)的定時(shí)器

在生成樹(shù)協(xié)議中，有下列3個(gè)定時(shí)器影響到整個(gè)生成樹(shù)的性能：

⊙ Hello timer：根交換機(jī)向其他交換機(jī)廣播一次BPDU的時(shí)間間隔，黙認(rèn)值為2 s。

⊙ Forward-Delay timer：端口狀態(tài)改變的時(shí)間間隔，黙認(rèn)值為15 s。

⊙ Max-Age timer：BPDU報(bào)文消息生存的最長(zhǎng)時(shí)間，黙認(rèn)值為20 s。

5.端口的角色和端口狀態(tài)

在生成樹(shù)協(xié)議中，交換機(jī)的端口可分為有下列5種角色（Port Role）。

⊙ Root port：根端口，指到根交換機(jī)的路徑花費(fèi)為最短的端口。

⊙ Designated port：指派端口，每個(gè)LAN通過(guò)該端口連接到根交換機(jī)。

⊙ Alternate port：根端口的替換端口，一旦根端口失效，該端口就立刻變?yōu)楦丝凇?/p>

⊙ Backup port：Designated port的備份端口。若一個(gè)交換機(jī)有兩個(gè)端口都連在一個(gè)LAN上，則高優(yōu)先級(jí)的端口為Designated port，低優(yōu)先級(jí)的端口為Backup port。

⊙ Disable port：非活動(dòng)端口，當(dāng)前不處于活動(dòng)狀態(tài)的端口。

在沒(méi)有特別說(shuō)明情況下，端口優(yōu)先級(jí)為：Root port→Designated port→Alternate port→Backup port。每個(gè)端口在STP中有5種狀態(tài)（port state），在RSTP中有3種狀態(tài)，用來(lái)表示是否轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，從而控制著整個(gè)生成樹(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

⊙ Discarding：阻塞狀態(tài)，既不對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，也不進(jìn)行源MAC地址學(xué)習(xí)。

⊙ Learning：學(xué)習(xí)狀態(tài)，不對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，但進(jìn)行源MAC地址學(xué)習(xí)。

⊙ Forwarding：轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，既對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，也進(jìn)行源MAC地址的學(xué)習(xí)。

對(duì)一個(gè)已經(jīng)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌挥蠷oot port和Designated port才會(huì)進(jìn)入Forwarding狀態(tài)，其他端口只能處于Discarding狀態(tài)。

6.生成樹(shù)的形成過(guò)程

交換機(jī)在運(yùn)行STP/RSTP后，通過(guò)交換BPDU幀來(lái)獲得建立最佳樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所需要的信息，從而形成一個(gè)生成樹(shù)。形成生成樹(shù)的過(guò)程如下：

<1> 決定根交換機(jī)。最開(kāi)始所有的交換機(jī)都認(rèn)為自己是根交換機(jī)；交換機(jī)向與之相連的LAN廣播發(fā)送配置BPDU，其Root bridge ID與Bridge ID的值相同；當(dāng)交換機(jī)收到另一個(gè)交換機(jī)發(fā)來(lái)的配置BPDU后，若發(fā)現(xiàn)收到的配置BPDU中Root bridge ID字段的值大于該交換機(jī)中Root bridge ID參數(shù)的值，則丟棄該幀，否則更新該交換機(jī)的Root bridge ID、Root path cost等參數(shù)的值，該交換機(jī)將以新值繼續(xù)廣播發(fā)送配置BPDU。結(jié)果是可以選擇一個(gè)交換機(jī)為根交換機(jī)。

<2> 決定根端口。根端口存在于非根交換機(jī)上，除根交換機(jī)外的每臺(tái)交換機(jī)都有一個(gè)根端口。決定一個(gè)端口為根端口的條件是它的根路徑花費(fèi)為最低。若有多個(gè)端口具有相同的最低根路徑花費(fèi)，則具有最高優(yōu)先級(jí)的端口為根端口。若有兩個(gè)或多個(gè)端口具有相同的最低根路徑花費(fèi)和最高優(yōu)先級(jí)，則端口號(hào)最小的端口為默認(rèn)的根端口。

<3> 認(rèn)定LAN的指派交換機(jī)。在同一個(gè)LAN中，具有最低根路徑花費(fèi)的交換機(jī)為該LAN的指派交換機(jī)。開(kāi)始時(shí)，所有的交換機(jī)都認(rèn)為自己是LAN的指派交換機(jī)，并計(jì)算到根交換機(jī)的路徑花費(fèi)。如果在一個(gè)LAN中，有兩個(gè)或多個(gè)交換機(jī)具有同樣的根路徑花費(fèi)，具有最高優(yōu)先級(jí)的交換機(jī)被選為指派交換機(jī)。在一個(gè)LAN中，只有指派交換機(jī)可以接收和轉(zhuǎn)發(fā)幀，其他交換機(jī)的所有端口都被置為阻塞狀態(tài)。如果指派交換機(jī)在某個(gè)時(shí)刻接收了LAN上其他交換機(jī)因競(jìng)爭(zhēng)指派交換機(jī)而發(fā)來(lái)的配置BPDU，則該指派交換機(jī)將發(fā)送一個(gè)回應(yīng)的配置BPDU，以重新確定指派交換機(jī)。

<4> 決定指派端口。LAN的指派交換機(jī)中與該LAN相連的端口就是指派端口。若指派交換機(jī)有兩個(gè)或多個(gè)端口與該LAN相連，那么具有最低標(biāo)識(shí)的端口為指派端口。

<5> 根端口和指派端口進(jìn)入Forwarding狀態(tài)，其他不在生成樹(shù)中的端口都處于Discarding狀態(tài)。在決定了根交換機(jī)、交換機(jī)的根端口以及每個(gè)LAN的指派交換機(jī)和指派端口后，一個(gè)生成樹(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也就決定了。

【生成樹(shù)舉例】如圖3-28所示，假設(shè)交換機(jī)A、B、C的Bridge ID是遞增的，即交換機(jī)A的優(yōu)先級(jí)最高。A和B間是1000Mbps鏈路，A和C間為10Mbps鏈路，B和C間為100Mbps鏈路。交換機(jī)A作為該網(wǎng)絡(luò)的骨干交換機(jī)，對(duì)交換機(jī)B和交換機(jī)C都做了鏈路冗余。顯然，如果讓這些鏈路都生效會(huì)產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，需要配置生成樹(shù)。

如果這3臺(tái)交換機(jī)都打開(kāi)了STP，它們通過(guò)交換BPDU選出根交換機(jī)為交換機(jī)A。交換機(jī)B發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)端口都連在交換機(jī)A上，它就選出優(yōu)先級(jí)最高的端口2為Root port，另一端口1就被選為Alternate port。而交換機(jī)C發(fā)現(xiàn)它既可以通過(guò)B到A，也可以直接到A，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)：通過(guò)B到A的路徑花費(fèi)比直接到A的低（各種鏈路對(duì)應(yīng)的鏈路花費(fèi)可查內(nèi)部的鏈路花費(fèi)表），于是交換機(jī)C就選擇了與B相連的端口2為Root port，與A相連的端口1為Alternate port。于是就形成了生成樹(shù)，如圖3-29所示。

如果交換機(jī)A和交換機(jī)B之間的活動(dòng)鏈路出了故障，那么STP立即將替換端口1作為根端口轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，將原根端口2阻塞，備份鏈路就會(huì)立即產(chǎn)生作用，其生成樹(shù)如圖3-30所示。

如果交換機(jī)B和交換機(jī)C之間的鏈路也出了故障，那么交換機(jī)C就會(huì)自動(dòng)把Alternate port轉(zhuǎn)為Root port，如圖3-31所示。

3.7.3 MSTP

傳統(tǒng)的STP/RSTP是單生成樹(shù)（SST）協(xié)議，在局域網(wǎng)內(nèi)的所有交換機(jī)共享一棵生成樹(shù)，不能按VLAN阻塞冗余鏈路，與VLAN沒(méi)有任何聯(lián)系。因此在特定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎掠行￢LAN可能會(huì)不通且無(wú)法實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，MSTP就產(chǎn)生了，MSTP是在傳統(tǒng)的STP/RSTP的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新的生成樹(shù)協(xié)議，既繼承了RSTP端口快速Forwarding機(jī)制，又解決了RSTP中不同VLAN必須運(yùn)行在同一棵生成樹(shù)上的問(wèn)題，且通過(guò)形成多棵生成樹(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

（1）MSTP的基本概念

① 多生成樹(shù)實(shí)例（MST instance，MSTI）：一臺(tái)交換機(jī)的一個(gè)或多個(gè)VLAN的集合。在一臺(tái)交換機(jī)里，最多可以創(chuàng)建64個(gè)instance，ID從1～64，instance 0是默認(rèn)存在的。在交換機(jī)上可以通過(guò)配置命令將1～4094個(gè)VLAN和不同的instance進(jìn)行映射（即分配給不同的instance），每個(gè)instance對(duì)應(yīng)一個(gè)或一組VLAN，每個(gè)VLAN只能對(duì)應(yīng)一個(gè)instance，沒(méi)有被映射的VLAN默認(rèn)屬于instance 0。

② 多生成樹(shù)域（MST region）：由交換網(wǎng)絡(luò)中有著相同實(shí)例映射規(guī)則和配置的交換機(jī)以及它們之間的網(wǎng)段構(gòu)成。域內(nèi)所有交換機(jī)都有相同的MST域配置信息，包括：

⊙ MST域名：最長(zhǎng)可用32字節(jié)長(zhǎng)的字符串來(lái)標(biāo)識(shí)。

⊙ MST修訂級(jí)別（MST revision number）：用16位來(lái)標(biāo)識(shí)，范圍為0～65535。

⊙ MST instance與VLAN的映射對(duì)應(yīng)表。

③ 內(nèi)部生成樹(shù)（Internal Spanning Tree，IST）：MST區(qū)域內(nèi)的一個(gè)生成樹(shù)，對(duì)于每個(gè)域而言的，保證了每個(gè)域的連通性。IST使用編號(hào)0。

④ 公共生成樹(shù)（Common Spanning Tree，CST）：連接交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的所有MST區(qū)域的單生成樹(shù)。每個(gè)域在CST中只是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果把每個(gè)MST域看做是一臺(tái)大“交換機(jī)”，CST就是這些“交換機(jī)”通過(guò)STP/RSTP協(xié)議計(jì)算生成的一棵生成樹(shù)。

⑤ 公共和內(nèi)部生成樹(shù)（Common and Internal Spanning Tree，CIST）：IST和CST共同構(gòu)成了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的CIST。CIST是連接一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有交換機(jī)的單生成樹(shù)。

⑥ 域根：指MST域內(nèi)IST和MSTI的樹(shù)根。MST域內(nèi)各生成樹(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，域根也可能不同。

⑦ 總根（Common Root Bridge）：指CIST的樹(shù)根，即一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)的根。

⑧ 端口角色：在MSTP的計(jì)算過(guò)程中，端口角色主要有：

⊙ 根端口：負(fù)責(zé)向樹(shù)根方向轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的端口。

⊙ 指派端口：負(fù)責(zé)向網(wǎng)段或交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的端口。

⊙ Master端口：連接MST域到總根的端口，位于整個(gè)域到總根的最短路徑上。

⊙ 域邊緣端口：連接不同MST域、MST域和運(yùn)行STP的區(qū)域、MST域和運(yùn)行RSTP的區(qū)域的端口，位于MST域的邊緣。

⊙ Alternate端口：Master端口的備份端口，如果Master端口被阻塞后，Alternate端口將成為新的Master端口。

⊙ Backup端口：當(dāng)同一臺(tái)交換機(jī)的兩個(gè)端口互相連接時(shí)就存在一個(gè)環(huán)路，此時(shí)交換機(jī)會(huì)將其中一個(gè)端口阻塞，Backup端口是被阻塞的那個(gè)端口。

⑨ 端口狀態(tài)：MSTP中，端口的狀態(tài)類型與STP/RSTP中相同。

（2）MSTP的基本原理

MSTP的基本原理與STP/RSTP大同小異，可簡(jiǎn)單概述如下：MSTP將整個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)MST域，經(jīng)過(guò)比較配置消息后，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中選擇一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的交換機(jī)作為CIST的樹(shù)根；在每個(gè)MST域內(nèi)通過(guò)計(jì)算生成IST；同時(shí)MSTP將每個(gè)MST域作為單臺(tái)交換機(jī)對(duì)待，通過(guò)計(jì)算在MST域間生成CST。CST和IST就構(gòu)成一個(gè)整體的生成樹(shù)CIST。

3.7.4 生成樹(shù)的配置

STP、RSTP和MSTP在交換機(jī)中都有各自的默認(rèn)配置，STP的默認(rèn)配置如表3.5所示。

生成樹(shù)的配置能夠修改。如果想讓spanning tree參數(shù)恢復(fù)到默認(rèn)配置，可在全局配置模式下使用spanning-tree reset命令。

1.查看生成樹(shù)的配置

模式：特權(quán)模式。

      命令：show spanning-tree                                     查看STP/RSTP的配置
            show spanning-tree mst instance-id                     查看MSTP的配置
            show spanning-tree interface interface-id              查看某端口的STP相關(guān)信息

參數(shù)：instance-id指實(shí)例號(hào)，范圍為0～64；interface-id指接口號(hào)。

2.打開(kāi)、關(guān)閉STP協(xié)議

銳捷交換機(jī)的默認(rèn)狀態(tài)是關(guān)閉STP協(xié)議的，如果網(wǎng)絡(luò)在物理上存在環(huán)路，必須手工打開(kāi)STP協(xié)議，交換機(jī)才開(kāi)始運(yùn)行生成樹(shù)協(xié)議。

模式：全局配置模式。

      命令：spanning-tree                                  打開(kāi)STP協(xié)議
            no spanning-tree                               關(guān)閉STP協(xié)議

3.設(shè)置生成樹(shù)協(xié)議模式

生成樹(shù)協(xié)議的默認(rèn)類型根據(jù)交換機(jī)的型號(hào)而異，但可以用命令指定所需的類型。模式：全局配置模式。

      命令：spanning-tree mode[stp|rstp|mstp]                  指定生成樹(shù)協(xié)議的類型
            no spanning-tree mode                              將生成樹(shù)版本恢復(fù)至默認(rèn)值

4.配置交換機(jī)優(yōu)先級(jí)（Switch Priority）

設(shè)置交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)關(guān)系著到底哪個(gè)交換機(jī)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的根，同時(shí)也關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。應(yīng)該把核心交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)設(shè)得高些（數(shù)值小），這樣有利于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。

模式：全局配置模式。

      命令：spanning-tree mst instance-id priority priority           為MSTP配置交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)別
            spanning-tree priority priority                           為STP/RSTP配置交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)別
            no spanning-tree mst instance-id priority                 恢復(fù)到默認(rèn)值

參數(shù)：instance-id指實(shí)例號(hào)，若不指定，則是對(duì)instance 0進(jìn)行配置；priority指交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)別，取值范圍為0～61440，按4096的倍數(shù)遞增，默認(rèn)值為32768。

5.配置端口優(yōu)先級(jí)（Port Priority）

模式：接口配置模式。

      命令：spanning-tree mst instance-id port-priority priority        配置端口的優(yōu)先級(jí)
            spanning-tree port-priority priority
            no spanning-tree mst instance-id port-priority              恢復(fù)到默認(rèn)值

參數(shù)：instance-id指實(shí)例號(hào)，若不指定，則是對(duì)instance 0進(jìn)行配置。priority指端口的優(yōu)先級(jí)別，取值范圍為0～240，按16的倍數(shù)遞增，默認(rèn)值為128。

6.配置端口的路徑花費(fèi)（Path Cost）

交換機(jī)是根據(jù)端口到根交換機(jī)的path cost總和最小而選定根端口的，因此端口path cost的設(shè)置關(guān)系到本交換機(jī)根端口。它的默認(rèn)值是按端口的鏈路速率自動(dòng)計(jì)算的，速率高的花費(fèi)小，如果沒(méi)有特別需要可不必更改它。如果要更改，可以使用如下命令。

模式：接口配置模式。

      命令：spanning-tree mst instance-id cost cost               配置端口上的路徑花費(fèi)
            spanning-tree cost cost
            no spanning-tree mst cost                             恢復(fù)到默認(rèn)值

參數(shù)：cost指端口的路徑花費(fèi)，取值范圍為1～200000000；默認(rèn)值根據(jù)端口的鏈路速率自動(dòng)計(jì)算。

7.配置Hello Time、Forward-Delay Time和Max-Age Time

模式：全局配置模式。

      命令：spanning-tree hello-time seconds                    取值范圍為1～10 s，默認(rèn)值為2 s
            spanning-tree forward-time seconds                  取值范圍為4～30 s，默認(rèn)值為15 s
            spanning-tree max-age seconds                       取值范圍為6～40 s，默認(rèn)值為20 s

8.配置MST region

要讓多臺(tái)交換機(jī)處于同一個(gè)MST region，就要讓這幾臺(tái)交換機(jī)有相同的名稱（name）、相同的revision number和相同的instance-vlan對(duì)應(yīng)表。一般要在關(guān)閉STP的模式下配置instance-vlan的對(duì)應(yīng)表，配置好后再打開(kāi)MSTP，以保證網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆€(wěn)定和收斂。進(jìn)入全局配置模式，按以下命令步驟配置MSTP region。

      命令：switch(config)#spanning-tree mst configuration               進(jìn)入MST配置模式
            switch(config-mst)#instance instance-id vlan vlan-range      把vlan組添加到一個(gè)實(shí)例中
            switch(config-mst)#name name                                 指定MST域名
            switch(config-mst)#revision version                          指定MST修正級(jí)別

參數(shù)：instance-id指實(shí)例號(hào)，若不指定，則是對(duì)instance 0進(jìn)行配置；vlan-rang指vlan組，范圍為1～4094；name指MST域名；version指MST修正級(jí)別，默認(rèn)值為0。

【例3-2】兩臺(tái)S2126G交換機(jī)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，硬件連接如圖3-32所示。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的IP地址分別為192.168.10.1和192.168.10.2，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。現(xiàn)在要對(duì)交換機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲茫苊猸h(huán)路的產(chǎn)生。

（1）在SWITCH1上進(jìn)行如下設(shè)置：

              switch1#show spanning-tree                                查看Spanning Tree的配置情況
              switch1#show spanning-tree interface fastethernet 0/1     查看SWlTCH1的fastethernet 0/1的狀態(tài)
              switch1#configure terminal                                進(jìn)入全局配置模式
              switch1(config)#spanning-tree                             開(kāi)啟生成樹(shù)協(xié)議
              switch1(config)#end                                       回到特權(quán)模式
              switch1#show spanning-tree                                查看Spanning Tree的配置情況
              switch1#show spanning-tree interface fastethernet 0/1     查看SWlTCH1的fastethernet 0/1的狀態(tài)

比較兩次的顯示結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)，前面的STP狀態(tài)是Disable，后面的STP狀態(tài)是Enable且STP版本是MSTP，這說(shuō)明已經(jīng)開(kāi)啟了生成樹(shù)協(xié)議。fastethernet 0/1是根端口，處于forwarding狀態(tài)。

              switch1#configure terminal                            進(jìn)入全局配置模式
              switch1(config)#spanning-tree mode stp                指定生成樹(shù)模式為STP模式
              switch1(config)#end                                   回到特權(quán)模式
              switch1#show spanning-tree                            查看Spanning Tree的配置情況

可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的STP版本是STP了。

              switch1#configure terminal                               進(jìn)入全局配置模式
              switch1(config)#spanning-tree priority 4096              設(shè)置交換機(jī)1的優(yōu)先級(jí)為4096

SWITCH2沒(méi)有設(shè)置優(yōu)先級(jí)，它用默認(rèn)值32768，數(shù)值小的為根交換機(jī)，因此SWITCH1此時(shí)為根交換機(jī)。

              switch1(config)#end                                 回到特權(quán)模式
              switch1#show spanning-tree                          查看Spanning Tree的配置情況

可以發(fā)現(xiàn)SWITCH1為根交換機(jī)。

（2）在SWITCH2上進(jìn)行如下設(shè)置：

              switch2#configure terminal                                進(jìn)入全局配置模式
              switch2(config)#spanning-tree                             開(kāi)啟生成樹(shù)協(xié)議
              switch2(config)#spanning-tree mode stp                    指定生成樹(shù)模式為STP模式
              switch2(config)#end                                       回到特權(quán)模式
              switch2#show spanning-tree                                查看Spanning Tree的配置情況
              switch2#show spanning-tree interface fastethernet 0/1     查看SWlTCH2的fastethernet 0/1的狀態(tài)
              switch2#show spanning-tree interface fastethernet 0/2     查看SWlTCH2的fastethernet 0/2的狀態(tài)

比較兩次的顯示結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)，前面的STP狀態(tài)是Disable，后面的STP狀態(tài)是Enable且STP版本是STP，這說(shuō)明已經(jīng)開(kāi)啟了生成樹(shù)協(xié)議。fastethernet 0/1是根端口，處于轉(zhuǎn)發(fā)forwarding狀態(tài)，fastethernet 0/2是替換端口，處于阻塞Discarding狀態(tài)。

（3）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化前后的變化

在PC1上ping PC2，在PC1的命令提示符下輸入“ping 192.168.10.2-t”，然后拔去SWITCH1和SWITCH2的fastethernet 0/1端口之間的網(wǎng)線，會(huì)發(fā)現(xiàn)有30個(gè)丟幀。

              switch2#show spanning-tree interface fastethernet 0/2     查看SWlTCH2的fastethernet 0/2的狀態(tài)

可以發(fā)現(xiàn)，SWITCH2的fastethernet 0/2從阻塞狀態(tài)已經(jīng)變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，然后連接SWITCH1和SWITCH2的fastethernet 0/1端口之間的網(wǎng)線，再查看SWITCH2的fastethernet 0/2的狀態(tài)，已經(jīng)從轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)，轉(zhuǎn)換的間隔時(shí)間大約為30s。如果使用的是RSTP，則轉(zhuǎn)換的間隔時(shí)間約為2s，也就是說(shuō)，最多丟失2個(gè)幀。

【例3-3】某企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理員認(rèn)識(shí)到，傳統(tǒng)的生成樹(shù)協(xié)議（STP）是基于整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有的VLAN都共享一個(gè)生成樹(shù)，這種結(jié)構(gòu)不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量的負(fù)載均衡，使得有些交換設(shè)備比較繁忙，而另一些交換設(shè)備又很空閑，為了克服這個(gè)問(wèn)題，他決定采用基于VLAN的多生成樹(shù)協(xié)議MSTP，現(xiàn)要在交換機(jī)上做適當(dāng)配置來(lái)完成這一任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3-33所示。PC1和PC3在Vlan 10中，IP地址分別為172.16.1.10/24和172.16.1.30/24，PC2在Vlan 20中，PC4在Vlan 40中。

（1）配置接入層交換機(jī)S2126-A

              S2126-A(config)#spanning-tree                       開(kāi)啟生成樹(shù)
              S2126-A(config)#spanning-tree mode mstp             配置生成樹(shù)模式為MSTP
              S2126-A(config)#vlan 10                             創(chuàng)建Vlan 10
              S2126-A(config)#vlan 20                             創(chuàng)建Vlan 20
              S2126-A(config)#vlan 40                             創(chuàng)建Vlan 40
              S2126-A(config)#interface fastethernet 0/1
              S2126-A(config-if)#switchport access vlan 10        分配端口F0/1給Vlan 10
              S2126-A(config)#interface fastethernet 0/2
              S2126-A(config-if)#switchport access vlan 20        分配端口F0/2給Vlan 20
              S2126-A(config)#interface fastethernet 0/23
              S2126-A(config-if)#switchport mode trunk            定義F0/23為trunk端口
              S2126-A(config)#interface fastethernet 0/24
              S2126-A(config-if)#switchport mode trunk            定義F0/24為trunk端口
              S2126-A(config)#spanning-tree mst configuration     進(jìn)入MSTP配置模式
              S2126-A(config-mst)#instance 1 vlan 1,10            配置實(shí)例1并關(guān)聯(lián)Vlan 1和10
              S2126-A(config-mst)#instance 2 vlan 20,40           配置實(shí)例2并關(guān)聯(lián)Vlan 20和40
              S2126-A(config-mst)#name region1                    配置域名稱
              S2126-A(config-mst)#revision 1                      配置修正級(jí)別

【驗(yàn)證測(cè)試】驗(yàn)證MSTP配置：

              S2126-A#show spanning-tree mst configuration        顯示MSTP全局配置

（2）配置接入層交換機(jī)S2126-B

              S2126-B(config)#spanning-tree                       開(kāi)啟生成樹(shù)
              S2126-B(config)#spanning-tree mode mstp             采用MSTP生成樹(shù)模式
              S2126-B(config)#vlan 10                             創(chuàng)建Vlan 10
              S2126-B(config)#vlan 20                             創(chuàng)建Vlan 20
              S2126-B(config)#vlan 40                             創(chuàng)建Vlan 40
              S2126-B(config)#interface fastethernet 0/1
              S2126-B(config-if)#switchport access vlan 10          分配端口F0/1給Vlan 10
              S2126-B(config)#interface fastethernet 0/2
              S2126-B(config-if)#switchport access vlan 40          分配端口F0/2給Vlan 40
              S2126-B(config)#interface fastethernet 0/23
              S2126-B(config-if)#switchport mode trunk              定義F0/23為trunk端口
              S2126-B(config)#interface fastethernet 0/24
              S2126-B(config-if)#switchport mode trunk              定義F0/24為trunk端口
              S2126-B(config)#spanning-tree mst configuration       進(jìn)入MSTP配置模式
              S2126-B(config-mst)#instance 1 vlan 1,10              配置實(shí)例1并關(guān)聯(lián)Vlan 1和10
              S2126-B(config-mst)#instance 2 vlan 20,40             配置實(shí)例2并關(guān)聯(lián)Vlan 20和40
              S2126-B(config-mst)#name region1                      配置域名稱
              S2126-B(config-mst)#revision 1                        配置修正級(jí)別

【驗(yàn)證測(cè)試】驗(yàn)證MSTP配置：

              S2126-B#show spanning-tree mst configuration

（3）配置分布層交換機(jī)S3550-A

              S3550-A(config)#spanning-tree                         開(kāi)啟生成樹(shù)
              S3550-A(config)#spanning-tree mode mstp               采用MSTP生成樹(shù)模式
              S3550-A(config)#vlan 10
              S3550-A(config)#vlan 20
              S3550-A(config)#vlan 40
              S3550-A(config)#interface fastethernet 0/1
              S3550-A(config-if)#switchport mode trunk              定義F0/1為trunk端口
              S3550-A(config)#interface fastethernet 0/23
              S3550-A(config-if)#switchport mode trunk              定義F0/23為trunk端口
              S3550-A(config)#interface fastethernet 0/24
              S3550-A(config-if)#switchport mode trunk              定義F0/24為trunk端口
              S3550-A (config)#spanning-tree mst 1 priority 4096
                                  配置交換機(jī)S3550-A在instance 1中的優(yōu)先級(jí)為4096，成為該instance中的root switch
              S3550-A(config)#spanning-tree mst configuration       進(jìn)入MSTP配置模式
              S3550-A(config-mst)#instance 1 vlan 1,10              配置實(shí)例1并關(guān)聯(lián)Vlan 1和10
              S3550-A(config-mst)#instance 2 vlan 20,40             配置實(shí)例2并關(guān)聯(lián)Vlan 20和40
              S3550-A(config-mst)#name region1                      配置域名為region1
              S3550-A(config-mst)#revision 1                        配置修正級(jí)別

【驗(yàn)證測(cè)試】驗(yàn)證MSTP配置：

              S3550-A#show spanning-tree mst configuration

（4）配置分布層交換機(jī)S3550-B

              S3550-B(config)#spanning-tree
              S3550-B (config)#spanning-tree mode mstp
              S3550-B(config)#vlan 10
              S3550-B(config)#vlan 20
              S3550-B(config)#vlan 40
              S3550-B(config)#interface fastethernet 0/1
              S3550-B(config-if)#switchport mode trunk
              S3550-B(config)#interface fastethernet 0/23
              S3550-B(config-if)#switchport mode trunk
              S3550-B(config)#interface fastethernet 0/24
              S3550-B(config-if)#switchport mode trunk
              S3550-B (config)#spanning-tree mst 2 priority 4096
              S3550-B(config)#spanning-tree mst configuration
              S3550-B(config-mst)#instance 1 vlan 1,10
              S3550-B(config-mst)#instance 2 vlan 20,40
              S3550-B(config-mst)#name region1
              S3550-B(config-mst)#revision 1

【驗(yàn)證測(cè)試】驗(yàn)證MSTP配置：

              S3550-B#show spanning-tree mst configuration

（5）驗(yàn)證交換機(jī)配置

              S3550-A#show spanning-tree mst 1                    顯示交換機(jī)S3550-A上實(shí)例1的特性
              ###### MST 1 vlans mapped : 1,10
              BridgeAddr:00d0.f8ff.4e3f                           交換機(jī)S3550-A的MAC地址
              Priority:4096                                       優(yōu)先級(jí)
              TimeSinceTopologyChange : 0d:7h:21m:17s
              TopologyChanges : 0
              DesignatedRoot : 100100D0F8FF4E3F
              后12位是MAC地址，此處顯示是S3550-A自身的MAC，這說(shuō)明S3550-A是實(shí)例1(instance 1)的生成樹(shù)的根交換機(jī)
              RootCost : 0
              RootPort : 0
              S3550-B#show spanning-tree mst 2                    顯示交換機(jī)S3550-B上實(shí)例2的特性
              ###### MST 2 vlans mapped : 20,40
              BridgeAddr : 00d0.f8ff.4662
              Priority : 4096
              TimeSinceTopologyChange : 0d:7h:31m:0s
              TopologyChanges : 0
              DesignatedRoot:100200D0F8FF4662                     S3550-B是實(shí)例2(instance 2)的生成樹(shù)的根交換機(jī)
              RootCost : 0
              RootPort : 0
              S2126-A#show  spanning-tree mst 1                   顯示交換機(jī)S2126-A上實(shí)例1的特性
              ###### MST 1 vlans mapped : 1,10
              BridgeAddr : 00d0.f8fe.1e49
              Priority : 32768
              TimeSinceTopologyChange : 7d:3h:19m:31s
              TopologyChanges : 0
              DesignatedRoot:100100D0F8FF4E3F                     實(shí)例1的生成樹(shù)的根交換機(jī)是S3550-A
              RootCost : 200000
              RootPort:Fa0/23                                     對(duì)實(shí)例1而言，S2126-A的根端口是Fa0/23
              S2126-A#show  spanning-tree mst 2                   顯示交換機(jī)S2126-A上實(shí)例2的特性
              ###### MST 2 vlans mapped : 20,40
              BridgeAddr : 00d0.f8fe.1e49
              Priority : 32768
              TimeSinceTopologyChange : 7d:3h:19m:31s
              TopologyChanges : 0
              DesignatedRoot:100200D0F8FF4662                     實(shí)例2的生成樹(shù)的根交換機(jī)是S3550-B
              RootCost : 200000
              RootPort:Fa0/24                                     對(duì)實(shí)例2而言，S2126-A的根端口是Fa0/24

類似可以驗(yàn)證其他交換機(jī)上的配置。