Skip to content

MSTP

Теоретические сведения

Зачем нужен STP

Протокол для избавления сети от логических петель.

Допущения

  1. Реальные значения MAC-адреса и ID портов не имеют значения.
  2. MAC-адрес коммутатора зависит от его номера на схеме.
    1. Чем больше номер, тем больше MAC-адрес.
    2. Например, MAC-адрес коммутатора S1 меньше, MAC-адрес S2.
  3. ID портов на коммутаторе зависит от его номера.
    1. Чем больше номер, тем больше ID.
    2. Например, ID порта e0/0 меньше, чем ID порта e0/1.
    3. Например, ID порта e0/1 меньше, чем ID порта e1/0.
  4. Скорость каналов и портов везде одинаковая, если не указано иного.
  5. Наличие ПК на схемах для объяснения не обязательно.

В реальности необходимо смотреть реальные значения, а не опираться на допущения. Реальные значения не обязаны зависеть от имен устройств и портов.

Необходимость избыточных маршрутов

  • Сбой в сетях
  • Альтернативные пути для балансировки нагрузки

Примеры петель в сети

Петли в сети

Проблемы петель

Широковещательный шторм

У Ethernet кадров нет TTL. Это также влияет и на проблемы, указанные дальше. Может привести к потреблению всей доступной полосы пропускания.

Пример нестабильности

Нестабильность базы данных MAC-адресов

Если любой из ПК отправит широковещательный кадр, и тот когда попадет в петлю, коммутаторы будут заменять в таблице коммутации порт источника, пока кадр не исчезнет из сети.

Пример нестабильности

Множественная передача кадров

Дублирование кадров протоколы верхнего уровня могут не распознать и не удалить их. TCP нумерует сообщения, поэтому он может распознать дубликаты.

Решение проблем избыточности

  • STP - Spanning Tree Protocol (протокол остовного дерева)
    • Стандарт IEEE 802.1D
  • Меняет сеть логически, избавляя от петель
    • Между двумя точками сети оставляет только один путь
    • Физически канал никуда не пропадает
  • STP выключает избыточные каналы и включает их обратно при необходимости
    • Блокирует и разблокирует порты на коммутаторе
    • Заблокированный порт не передает никакие данные, кроме служебных для протокола STP
  • В итоге петли пропадают логически, но не физически

Как узнать, какие порты блокировать и на каких устройствах?

Корневой мост

  • Синонимы: корневой коммутаторе, root bridge
  • Один в широковещательном домене
  • Начальная задача STP - выбрать корневой мост
    • Корневым мостом становится коммутатор с минимальным значением Bridge ID

Bridge ID

  • Есть у каждого коммутатора
  • Состоит из:
    • Приоритета - 2 байта
    • MAC-адреса коммутатора - 6 байтов

Приоритет

  • Настраиваемое значение
    • Выбрать самому корневой мост
  • Корневой мост - самый низкий приоритет
    • Если отключается корневой коммутатор, то его место занимает следующий по значению Bridge ID коммутатор
  • Диапазон: от 0 до 61440 с шагом в 4096
    • Старшие 4 бита
    • 0, 4096, 8192, 12288, 16384, 20480, 24576, 28672, 32768, 36864, 40960, 45056, 49152, 53248, 57344 и 61440
    • Остальные биты для VLAN.
  • По умолчанию у Cisco значение приоритета - 32768

Root ID

  • Это Bridge ID, который указывает на корневой мост
  • Корневым мостом становится коммутатор с наименьшим Bridge ID

BPDU-кадр

  • Содержит Bridge ID, Root ID, стоимость и другие параметры
  • Рассылается каждые 2 секунды
    • MAC-адрес групповой рассылки - 01:80:C2:00:00:00
    • Только внутри широковещательного домена
  • Корневым мостом становится коммутатор с минимальным значением Bridge ID

Процесс выбора корневого моста

  • Изначально каждый коммутатор считает себя корневым
  • В первом BPDU всегда Root ID и Bridge ID совпадают
  • При получении сравнивается полученный Root ID с локальным (со своим)
    • Если принятый Root ID > локального Root ID, то локальный Root ID не изменяется
    • Если принятый Root ID < локального Root ID, то локальный Root ID изменяется

Определение пути до корневого моста

На данный момент недоступна передача данных кроме BPDU-кадров.

Каждый некорневой коммутатор определяет стоимость пути до корневого моста.

  • При вычислении учитывается скорость передачи по каналам
  • Сумма всех портов на пути есть стоимость пути до корневого моста
  • Стоимости путей (Википедия)
  • Стоимость порта можно изменить для гибкости

После всех вычислений определяются роли портов на каждом коммутаторе.

Роли портов

  • Отключенный (disabled)
    • Отключен администратором
  • Корневой (root)
    • Порт, через который можно добраться с некорневого моста до корневого моста
    • Через этот порт стоимость до корневого моста минимальна
    • Может быть только один на коммутаторе
    • Нет такого порта на корневом коммутаторе
  • Назначенный (designated)
    • Не корневой и не альтернативный порт
    • Если на одном конце корневой порт, то на другом - назначенный
  • Альтернативный / заблокированный / резервный (atlernative / blocked)
    • На другом конце не корневой порт

На следующей схеме показан корневой мост (Root bridge) (см. допущения), роли портов и заблокированный порт (А). Почему заблокирован этот порт см. далее.

Роли портов

Правила блокировки портов

Если в сети есть петли, то необходимо где-то блокировать порты.

💡 Ассоциация с дорогами

Проще будет понять, какие порты какую роль получают, если коммутаторы заменить на перекрестки, а каналы связи - на дороги. Человеку или автомобилю быстрее проехать по более короткому пути до центра города (Root bridge). И дороги бывают разные по качеству, поэтому и скорость (или стоимость) проезда по ним будет разная.

Порты блокируются на устройствах, у которых есть несколько путей до корневого моста. При этом для блокировки портов выбирается то устройство, которое наиболее удалено от корневого моста.

В трех примерах ниже корневой мост - S1, поэтому на S2 нужно блокировать порты.

Рассмотрим такую схему.

Пример

На этой схеме заблокированы будут интерфейсы e0/1, e0/2 на S2. На S1 (не S2) порт e0/0 имеет наименьший Port ID, поэтому этот канал не будет заблокирован, а остальные будут заблокированы. На S2 порт e0/0 тоже имеет наименьший Port ID, но это не имеет значения в данном случае.

Рассмотрим такую схему.

Пример

Здесь были изменены порты местами на S1. Незаблокированным портом будет e0/2 на S2, т.к. с другой стороны на S1 порт e0/0 имеет наименьший Port ID. Остальные порты на S2 будут заблокированы.

Рассмотрим такую схему.

Пример

Здесь были изменены порты местами на S2. Незаблокированным портом будет e0/1 на S2, т.к. с другой стороны на S1 порт e0/0 имеет наименьший Port ID.

Когда несколько устройств равноудалены от корневого моста, порты блокируются порты на том устройстве, у которого Bridge ID наибольший.

Роли портов

В случае, когда есть несколько каналов в "невыгодном" пути, то будут заблокированы все порты, т.к. есть более "дешевый" путь. И блокировка происходит на S3, т.к. у него Bridge ID больше, чем у S2.

Роли портов

Когда на кратчайшем пути есть несколько каналов, то остается только один. Остается рабочим только тот порт, который подключен к порту (на противоположном коммутаторе) с наименьшим ID.

Роли портов

На S3 заблокирован порт по причине, уже описанной ранее. На S1 не может быть заблокированных портов, т.к. он - корневой мост. На S2 заблокирован порт e0/0, а не e0/2, т.к. e0/2 подключен к e0/1 на S1, у которого Port ID меньше, чем у порта e0/2 на S1.

В следующем примере логика та же. На S2 остался не заблокирован только порт e0/3, который подключен к порту на S1 с наименьшим Port ID среди трех вариантов.

Роли портов

Состояния портов STP

После загрузки коммутатора начинается работа протокола STP. Каждый порт проходит через несколько состояний порта:

  • Блокировка (Blocking)
    • Является альтернативным портом
    • Не пересылает кадры
    • Принимает BPDU, т.к. нужно знать данные о корневом мосте
  • Прослушивание (Listening)
    • Готовится к передаче данных
    • Принимает BPDU
    • Может передавать свои BPDU-кадры
  • Обучение (Learning)
    • Изучает сеть
    • Заполняет таблицу коммутации для дальнейшей пересылки кадров полезной нагрузки
  • Пересылка (Forwarding)
    • Порт считается частью активной топологии
    • Пересылает кадры данных с полезной нагрузкой
    • Отправляет и принимает BPDU-кадры
  • Отключен (Disabled)
    • STP на него не влияет
    • Не принимает участие в STP
    • Не отправляет и не принимает никакие кадры, даже BPDU
    • Отключен администратором

⛔ Нельзя пропускать состояния по умолчанию

Порт не может перейти из состояния блокировки сразу в состояние пересылки, не зная полной топологии, т.к. может образоваться петля и избавиться от нее может быть невозможным без физического отключения провода или коммутатора.

Разновидности STP

RSTP

  • Стандарт IEEE 802.1w
  • Более быстрый по сравнению с STP
    • Ускоряется схождение алгоритма
    • Пропуск некоторых состояний
      • Discarding (отбрасывание, заменяет disabled, blocking и listening)
      • Learning
      • Forwarding
    • Использование специальных флагов в BPDU-кадрах

PVST+

  • Per-VLAN Spanning Tree
  • Проприетарный протокол Cisco
  • Усовершенствованный STP для VLAN

  • Для каждой VLAN строит свое дерево STP

    • Свои корневые мосты
    • Свои приоритеты
    • Свои роли портов

    На схеме ниже корневой мост для VLAN 10 выбран по умолчанию, а для VLAN 20 - приоритет изменен (уменьшен) на S2.

    Разные деревья в PVST+

    ❓ Какие роли портов у коммутаторов в каждой VLAN на схеме выше?

  • Функция PortFast

    • К порту не подключается другой коммутатор, а подключается конечное устройство
    • Сразу состояние пересылки минуя остальные состояния

    На схеме выделены порты, где возможно включение функции portfast. На остальных портах в данном случае нельзя включать portfast, т.к. это может привести к широковещательному шторму.

    Функция portfast

  • Функция BPDU guard

    • Используется вместе с функцией portfast, чтобы обезопасить сеть от подключения к порту коммутаторов вместо конечных устройств
    • При получении на таком порту BPDU-кадра порт перейдет в защитное состояние - заблокируется, т.к. на порту не допускает получения BPDU-кадров

Rapid PVST+

  • Усовершенствованный RSTP для VLAN
  • Проприетарный протокол Cisco

MSTP

  • Открытый стандарт
  • Строит отдельное дерево STP для каждого экземпляра
    • В случае PVST+, для каждого VLAN рассчитывается своя топология, тратится время ЦП и память
    • В случае MSTP топология рассчитывается на один экземпляр
  • В одном экземпляре может быть только один VLAN или несколько VLAN, если для них нужно одинаковое дерево STP. Объединение нескольких VLAN в одном экземпляре позволяет экономить вычислительные ресурсы
  • Коммутаторы объединяются в регионы
    • Внутри региона строятся деревья для каждого экземпляра
    • Между регионами строится отдельное дерево - MST0 (экземпляр/instance 0)
  • Если используется только один инстанс 0, то это равносильно отсутствию VLAN, и на всей схеме будет одно дерево

Пример MSTP регионов

Примеры (Cisco)

Поскольку на Cisco по умолчанию используется PVST+, то в начале каждого примера необходимо настроить режим MSTP.

conf t
spanning-tree mode mst
end

Пример 1

Условия: - Один инстанс MSTP - MST0 - Одна VLAN - 1

Пример 1

Выяснить, какие порты заблокированы по умолчанию, можно с помощью команды

show spanning-tree mst

Среди всего вывода нужно найти такие интерфейсы, у которых в поле Sts (Status) указано BLK (заблокирован), а Role - Altn (альтернативный).

Ниже представлен вывод только на S4, т.к. только там порты заблокированы.

S4#show spanning-tree mst

##### MST0    vlans mapped:   1-4094
Bridge        address aabb.cc00.0400  priority      32768 (32768 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
              port    Et0/3           path cost     0
Regional Root address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
                                      internal cost 2000000   rem hops 19
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Altn BLK 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Altn BLK 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg BLK 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Root FWD 2000000   128.4    P2p
...

Корневым портом является e0/3, т.к. через него ближе до корневого моста, а остальные порты заблокированы.

Если задать на ПК адреса, то "пинг" между ними будет проходить кратчайшим путем: S1 - S2.

Стоимость до корневого моста равна 2 000 000. Если отключить порт e0/3, то стоимость изменится - 4 000 000.

S4#show spanning-tree mst

##### MST0    vlans mapped:   1-4094
Bridge        address aabb.cc00.0400  priority      32768 (32768 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
              port    Et0/1           path cost     0
Regional Root address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
                                      internal cost 4000000   rem hops 18
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Altn BLK 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Root FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg LRN 2000000   128.3    P2p
Et1/0            Desg LRN 2000000   128.5    P2p
...

Изменение пути прохождения трафика

Все порты должны быть включены

Чтобы заставить проходить трафик между ПК самым длинным путем, необходимо менять стоимость на портах.

По умолчанию в данном случае стоимость на портах равна 2 000 000.

На S2 стоимость порта e0/2 должна превышать стоимость длинного пути (3 х 2 000 000). Необходимо либо увеличить стоимость на e0/2, либо уменьшить стоимость на длинном пути. Далее демонстрируется первый вариант.

S2#

conf t
int e0/2
spanning-tree mst 0 cost 6000001
end

Теперь на S2 до корневого моста лежит через S4, но путь все еще не самый длинный, т.к. от S4 он сразу идет на S1. На S4 также нужно изменить стоимость.

S2#show spanning-tree mst

##### MST0    vlans mapped:   1-4094
Bridge        address aabb.cc00.0200  priority      32768 (32768 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
              port    Et0/1           path cost     0
Regional Root address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
                                      internal cost 4000000   rem hops 18
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Root FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Altn BLK 6000001   128.3    P2p
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
...

#S4

conf t
int e0/3
spanning-tree mst 0 cost 4000001
end

После этого на S2 изменится стоимость до корневого моста на 6 000 000, что будет означать, что используется самый длинный (не по стоимости) путь из коммутаторов.

S2#show spanning-tree mst

##### MST0    vlans mapped:   1-4094
Bridge        address aabb.cc00.0200  priority      32768 (32768 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
              port    Et0/1           path cost     0
Regional Root address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
                                      internal cost 6000000   rem hops 17
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Root FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Altn BLK 6000001   128.3    P2p
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
...

Какие порты заблокированы на остальных коммутаторах?

Если теперь выполнить "пинг" между ПК, то пакеты будут проходить по пути S1 - S3 - S4 - S2.

Отключение STP

Т.к. STP по умолчанию обычно включен, то проблем нет. Что будет, если его отключить?

Чтобы изучить это, нужен широковещательный трафик. Проще всего его получить "пингом", т.к. из-за него может генерироваться ARP-запрос. Для этого нужно задать IP-адреса на ПК.

При включенном (M)STP, ПК будут "пинговаться". ARP-запрос не будет бесконечно блуждать по широковещательному домену.

Теперь необходимо отключить на S4 порт e0/3. Теперь одного физического канала фактически нет. После этого необходимо перевести STP в режим PVST+, и отключить его на каждом коммутаторе (для "надежности").

conf t
sp mode pvst
no sp vlan 1
end

Если теперь выполнить "пинг" с одного ПК на другой, то должен отправиться ARP-запрос, который будет блуждать по сети бесконечно. При этом устройства могут подтормаживать, а ICMP-сообщения не уходить и не приходить. Пронаблюдать все это можно с помощью Wireshark 🦈.

Если прошлые действия не привели к потере ICMP-сообщений, то можно обратно включить порт e0/3 на S4. Вновь, выполнив "пинг", сразу или подождав, любые пакеты станут пропадать, т.к. теперь широковещательные кадры будут "размножаться" из-за тройного соединения на S1 и S4.

Пример 2

Условия: - MST0 (VLAN 1) - Изменить корневой мост с S1 на S3

Изменение корневого моста

Исходя из допущений, корневой мост - S1.

S3#show spanning-tree mst

##### MST0    vlans mapped:   1-4094
Bridge        address aabb.cc00.0300  priority      32768 (32768 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
              port    Et0/1           path cost     0
Regional Root address aabb.cc00.0100  priority      32768 (32768 sysid 0)
                                      internal cost 2000000   rem hops 19
...

Чтобы изменить корневой мост, нужно изменить приоритеты коммутаторов так, чтобы у необходимого коммутатора приоритет стал ниже всех.

Настройка S3

conf t
spanning-tree mode mst
spanning-tree mst 0 priority 4096
end

В выводе необходимо убедиться, что корневым мостом стал S3.

S3#show spanning-tree mst

##### MST0    vlans mapped:   1-4094
Bridge        address aabb.cc00.0300  priority      4096  (4096 sysid 0)
Root          this switch for the CIST
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20
...

❓ Какие порты заблокированы ДО и ПОСЛЕ изменения корневого моста?

До: e0/0 на S3

После: e0/0 на S2

Пример 3

Пример настройки MSTP

Условия

  • Два региона
  • В регионе A два инстанса + инстанс по умолчанию (MST 0) для всего остального
    • Один инстанс (MST 2) для VLAN 20 и 30
    • Корневой мост для MST 1 - S1
    • Корневой мост для MST 2 - S2
    • Корневой мост для MST 0 - S4
  • В регионе B один инстанс + инстанс по умолчанию (MST 0) для всего остального
    • Один инстанс (MST 1) для VLAN 10
    • Корневой мост для MST 1 - S6
    • Корневой мост для MST 0 - S5
  • CIST - S5
    • Это корневой мост для всех регионов
    • Нужен, чтобы блокировать порты между регионами

Настройка на всех коммутаторах на схеме

conf t
span mode mst
end

Настройка региона B

Регион B настраивается аналогично примеру 2, только теперь тут вместо VLAN 1 - VLAN 10.

conf t

spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 10
exit

vlan 10
name VLAN10
exit

int e0/2
sw mode access
sw ac vl 10
exit

int range e0/0 , e0/1 , e0/3
sw tr enc dot1q
sw mode trunk
end

conf t

spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 10
exit

vlan 10
name VLAN10
exit

int e0/2
sw mode access
sw ac vl 10
exit

int range e0/0 - 1
sw tr enc dot1q
sw mode trunk
end

conf t

vlan 10
name VLAN10
exit

spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 10
exit

spanning-tree mst 0 priority 4096

int range e0/0 , e0/2-3, e1/0
sw tr enc dot
sw mode tr
end

Проверка настроек региона B

MST0 на S3

S3# sh sp mst 0

##### MST0    vlans mapped:   1-9,11-4094
Bridge        address aabb.cc00.0300  priority      32768 (32768 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
              port    Et0/3           path cost     0
Regional Root address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
                                      internal cost 2000000   rem hops 19
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Desg FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Root FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p
...

Regional Root address aabb.cc00.0500 говорит о том, что S5 стал корневым мостом в данном регионе в MST0.

Root address aabb.cc00.0500 говорит о том, что S5 стал корневым мостом во всей схеме для MST0.

MST1 на S3

S3# sh sp mst 1

##### MST1    vlans mapped:   10
Bridge        address aabb.cc00.0300  priority      32769 (32768 sysid 1)
Root          address aabb.cc00.0600  priority      4097  (4096 sysid 1)
              port    Et0/1           cost          2000000   rem hops 19

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Root FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p

Root address aabb.cc00.0600 говорит о том, что S6 стал корневым мостом для MST1 в данном регионе.

MST0 на S6

S6#sh sp mst 0

##### MST0    vlans mapped:   1-9,11-4094
Bridge        address aabb.cc00.0600  priority      32768 (32768 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
              port    Et0/0           path cost     0
Regional Root address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
                                      internal cost 2000000   rem hops 19
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Root FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Altn BLK 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p
...

MST1 на S6

S6#sh sp mst 1

##### MST1    vlans mapped:   10
Bridge        address aabb.cc00.0600  priority      4097  (4096 sysid 1)
Root          this switch for MST1

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Desg FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p

Root this switch for MST1 говорит о том, что S6 стал корневым мостом для MST1 в данном регионе.

MST0 на S5

S5#sh sp mst 0

##### MST0    vlans mapped:   1-9,11-4094
Bridge        address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
Root          this switch for the CIST
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Desg FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p
Et1/2            Desg FWD 2000000   128.7    P2p
...

MST1 на S5

S5#sh sp mst 1

##### MST1    vlans mapped:   10
Bridge        address aabb.cc00.0500  priority      32769 (32768 sysid 1)
Root          address aabb.cc00.0600  priority      4097  (4096 sysid 1)
              port    Et0/2           cost          2000000   rem hops 19

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/2            Root FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Altn BLK 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p

Настройка региона A

conf t

spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 10
instance 2 vlan 20,30
exit

spanning-tree mst 1 priority 4096

vlan 10
name VLAN10
exit
vlan 20
name VLAN20
exit
vlan 30
name VLAN30
exit

int e0/2
sw mode access
sw ac vl 10
exit

int range e0/0 , e0/1
sw tr enc dot1q
sw mode trunk
end

conf t

spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 10
instance 2 vlan 20,30
exit

vlan 10
name VLAN10
exit
vlan 20
name VLAN20
exit
vlan 30
name VLAN30
exit

int e0/2
sw mode access
sw ac vl 10
exit

int e0/3
sw mode access
sw ac vl 20
exit

int e1/0
sw mode access
sw ac vl 30
exit

int range e0/0 , e0/1 , e1/1
sw tr enc dot1q
sw mode trunk
end

conf t

spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 10
instance 2 vlan 20,30
exit

spanning-tree mst 0 priority 4096
spanning-tree mst 2 priority 4096

vlan 10
name VLAN10
exit
vlan 20
name VLAN20
exit
vlan 30
name VLAN30
exit

int e1/0
sw mode access
sw ac vl 30
exit

int e0/3
sw mode access
sw ac vl 20
exit

int range e0/0-2 , e1/1
sw tr enc dot1q
sw mode trunk
end

Проверка настроек региона A

S2#sh sp mst 1

##### MST1    vlans mapped:   10
Bridge        address aabb.cc00.0200  priority      32769 (32768 sysid 1)
Root          address aabb.cc00.0100  priority      4097  (4096 sysid 1)
            port    Et0/0           cost          2000000   rem hops 19

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Root FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Desg FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p

Root address aabb.cc00.0100 говорит о том, что для MST1 корневой мост - S1.

S2#sh sp mst 2

##### MST2    vlans mapped:   20,30
Bridge        address aabb.cc00.0200  priority      4098  (4096 sysid 2)
Root          this switch for MST2

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Desg FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p

Root this switch for MST2 говорит о том, что для MST2 корневой мост - S2.

S2#sh sp mst 0

##### MST0    vlans mapped:   1-9,11-19,21-29,31-4094
Bridge        address aabb.cc00.0200  priority      4096  (4096 sysid 0)
Root          this switch for the CIST
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Desg FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p
...

Root this switch for the CIST говорит о том, что для MST1 корневой мост - S2, т.е. самый главный коммутатор во всей сети - S2. По условию им должен был стать S5. Так получилось потому, что в MST0 у S2 и S5 одинаковый приоритет - 4096. Но, поскольку у S5 MAC-адрес больше, то главнее становится S2. Чтобы исправить ситуацию, на S2 необходимо увеличить приоритет.

Настройка S2

conf t
spanning-tree mst 0 priority 8192
end

После этого все станет так, как задумано.

S2#sh sp mst 0

##### MST0    vlans mapped:   1-9,11-19,21-29,31-4094
Bridge        address aabb.cc00.0200  priority      8192  (8192 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
              port    Et0/1           path cost     2000000
Regional Root this switch
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Root FWD 2000000   128.2    P2p Bound(RSTP)
Et0/2            Altn BLK 2000000   128.3    P2p Bound(RSTP)
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p
...

Какие порты блокируются между регионами?

Для этого нужно анализировать MST0.

Поскольку CIST - S5, то на нем не может быть заблокированных портов. У него все порты - назначенные.

S5#sh sp mst 0

##### MST0    vlans mapped:   1-9,11-4094
Bridge        address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
Root          this switch for the CIST
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Desg FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p
Et1/2            Desg FWD 2000000   128.7    P2p
...
  • В каждом регионе есть региональный корневой коммутатор для MST0
  • Остальные коммутаторы в каждом регионе строят путь до этого регионального корневого коммутатора
  • Между регионами строятся кратчайшие пути между региональными корневыми коммутаторами

S2 - региональный корневой коммутатор для MST0, поэтому внутри региона не может быть заблокированных портов. Но он соединен двумя каналами с другим регионом, и среди них выбирается корневым тот, через который ближе до CIST - e0/1.

S2#sh sp mst 0

##### MST0    vlans mapped:   1-9,11-19,21-29,31-4094
Bridge        address aabb.cc00.0200  priority      8192  (8192 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
              port    Et0/1           path cost     2000000
Regional Root this switch
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Root FWD 2000000   128.2    P2p Bound(RSTP)
Et0/2            Altn BLK 2000000   128.3    P2p Bound(RSTP)
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p
Et1/2            Desg FWD 2000000   128.7    P2p
...

S3 и S4 строят пути только до регионального корневого коммутатора для MST0.

S4#sh sp mst 0

##### MST0    vlans mapped:   1-9,11-19,21-29,31-4094
Bridge        address aabb.cc00.0400  priority      32768 (32768 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
              port    Et1/1           path cost     2000000
Regional Root address aabb.cc00.0200  priority      8192  (8192 sysid 0)
                                      internal cost 2000000   rem hops 19
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Altn BLK 2000000   128.1    P2p Bound(RSTP)
Et0/1            Altn BLK 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Desg FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Root FWD 2000000   128.6    P2p
Et1/2            Desg FWD 2000000   128.7    P2p
...

S3#sh sp mst 0

##### MST0    vlans mapped:   1-9,11-4094
Bridge        address aabb.cc00.0300  priority      32768 (32768 sysid 0)
Root          address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
              port    Et0/3           path cost     0
Regional Root address aabb.cc00.0500  priority      4096  (4096 sysid 0)
                                      internal cost 2000000   rem hops 19
Operational   hello time 2 , forward delay 15, max age 20, txholdcount 6
Configured    hello time 2 , forward delay 15, max age 20, max hops    20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et0/0            Desg FWD 2000000   128.1    P2p
Et0/1            Desg FWD 2000000   128.2    P2p
Et0/2            Desg FWD 2000000   128.3    P2p
Et0/3            Root FWD 2000000   128.4    P2p
Et1/0            Desg FWD 2000000   128.5    P2p
Et1/1            Desg FWD 2000000   128.6    P2p
Et1/2            Desg FWD 2000000   128.7    P2p
...

⚠️ Важно

Если изменить региональный корневой мост в регионе B на S6, то на S2 будет корневым тот порт, который подключен к коммутатору с наименьшим приоритетом. Например, у S5 приоритет - 8192, S3 - по умолчанию, S6 - 4096. Тогда на S2 будет корневым порт e0/1.

Если приоритеты одинаковые, то сравниваются MAC-адреса.

В целом, идея та же, что при отсутствии регионов.

🧠 Самостоятельная работа

  1. Повторить пример 1. Выполнить описанную работу по изменению стоимости путей и изучить результат. Рекомендуется также видоизменять схему и проверять роли портов их статус и стоимости до корневого моста.
  2. Повторить пример 2. Сделать корневым мостом S2 и чтобы заблокированным портом был e0/0 на S1.

  3. Полностью повторить пример 3. С помощью Wireshark изучить MSTP-трафик.

    • Вместо VLAN 10 использовать VLAN x * 100 + 10
    • Вместо VLAN 20 использовать VLAN x * 100 + 20
    • Вместо VLAN 30 использовать VLAN x * 100 + 30
    • Сеть для ПК - 192.168.x.0/24

🧰 Лабораторная работа

Ознакомиться перед выполнением любой лабораторной работы (список раскрывается)
  • Вместо ❔ или x нужно подставить свой номер по журналу
  • Выполнять задание без "отмашки" не стоит ⛔, т.к. задание здесь может существовать более актуальная версия
  • У каждой работы есть срок сдачи 📅, который озвучивается на занятии, после которого работа не может быть защищена на максимальный балл 📉
  • Дополнительные задания 📚 не являются обязательными, но по результатам сдачи лабораторной работы может быть выдано одно или несколько из них. Также дополнительное задание может быть сформулировано устно
  • Для каждой лабораторной работы должен быть отчет 📝 с описанием выполнения ваших действий, оформление должно соответствовать требованиям (см. на сайте учебного заведения)
  • Нужно уметь ответить на вопросы ❓ по теме, контрольные вопросы и другие связанные вопросы
  • Примеры могут быть выполнены по желанию, а также выданы в качестве дополнительного задания с изменениями или без в случае неуспешной 😢 защиты основной работы
  • Иногда в работах встречаются задания по IPv4 и IPv6 одновременно 🔗. Это считается как одна работа. Допускается сдача работы только с IPv4 или только с IPv6, но максимальный балл в таком случае получить невозможно

🎯 Цель работы: получить навыки настройки протокола MSTP.

Перед выполнением задания настоятельно рекомендуется разобраться с примерами и выполнить самостоятельную работу.

🌐 Схема

img

✔️ Условия

  1. Адресация для каждой VLAN указана на схеме
  2. Корневые коммутаторы для VLAN в регионах указаны на схеме. Если не указан - произвольный
  3. Региональный корневой коммутатор в MSI0
    1. У четного варианта - коммутатор с наибольшим номером в названии
    2. У нечетного варианта - коммутатор с наименьшим номером в названии
  4. ПК внутри одной VLAN должны "пинговаться"
  5. При отключении любого провода или нескольких (или отключении любых коммутаторов), если есть физическая возможность, ПК должны "пинговаться"
  6. При переводе любого ПК в другую VLAN (и изменении IP-адреса, если нужно) он должен "пинговаться" с другими ПК той же VLAN
  7. При переключении любого ПК к любому другому коммутатору (и переводе порта в соответствующую VLAN) он должен "пинговаться" с другими ПК той же VLAN
  8. При отключении S9 корневым мостом CIST должен стать S6

🤔 Контрольные вопросы

  1. Какими способами можно остановить широковещательный шторм?
  2. Какие версии STP существуют и чем они отличаются?
  3. Что такое RootID и BridgeID?
  4. По каким правилам блокируются порты?
©️ Оформление, изложение, медиаконтент. И. Попов, 2020-2025