MSTP+鏈路聚合實驗

時間 2020-03-09

原文原文鏈接

多生成樹（MST）是把IEEE802.1w 的快速生成樹（RST）算法擴展而獲得的，多生成樹協議定義文檔是IEEE802.1S。css

多生成樹提出了域的概念，在域的內部能夠生成多個生成樹實例，並將VLAN關聯到相應的實例中，每一個VLAN只能關聯到一個實例中。這樣在域內部每一個生成樹實例就造成一個邏輯上的樹拓撲結構，在域與域之間由CIST實例將各個域連成一個大的生成樹。各個VLAN內的數據在不一樣的生成樹實例內進行轉發，這樣就提供了負載均衡功能。算法

MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多生成樹協議）服務器

將存在環路的網絡修剪成爲一個無環的樹型網絡，避免報文在環路網絡中的增生和無限循環，同時還提供了數據轉發的多個冗餘路徑，在數據轉發過程當中實現VLAN 數據的負載均衡。MSTP 兼容STP 和RSTP，而且能夠彌補STP 和RSTP 的缺陷。它既能夠快速收斂，也能使不一樣VLAN 的流量沿各自的路徑分發，從而爲冗餘鏈路提供了更好的負載分擔機制。網絡

MSTP與其餘幾種生成樹協議對比：
app

實驗模擬

實驗拓撲如上圖所示。設PC八、九、10爲vlan 10中的設備，PC十一、12/13爲vlan 20中的設備，使SW-1成爲vlan 10的根橋交換機，SW-2成爲vlan 20的交換機。要求：運行MSTP，防止環路存在，同時實現負載均衡。
注意：運行MSTP須要在每臺交換機上都進行配置。負載均衡

SW-1ide

SW-1(config)#interface range g0/0-1
SW-1(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q 
SW-1(config-if-range)#switchport mode trunk 
SW-1(config-if-range)#exit
SW-1(config)#interface range g1/0-1
SW-1(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q 
SW-1(config-if-range)#switchport mode trunk 
SW-1(config-if-range)#exit
SW-1(config)#vlan 10
SW-1(config-vlan)#vlan 20
SW-1(config-vlan)#exit
SW-1(config)#spanning-tree mode mst 
//進入MSTP的配置模式下
SW-1(config)#spanning-tree mst configuration 
//設置域名，全部運行MSTP的設備應當一致
SW-1(config-mst)#name cisco

SW-1(config-mst)#revision 1//設置版本號
//建立實例
SW-1(config-mst)#instance 1 vlan 10 
SW-1(config-mst)#instance 2 vlan 20
//查看實例信息
SW-1(config-mst)#show pending 
Pending MST configuration
Name      [cisco]
Revision  1     Instances configured 3

Instance  Vlans mapped
--------  ---------------------------------------------------------------------
0         1-9,11-19,21-4094
1         10
2         20
-------------------------------------------------------------------------------
SW-1(config-mst)#exit
//基於實例設置優先級
SW-1(config)#spanning-tree mst 1 priority 0
SW-1(config)#spanning-tree mst 2 priority 4096
//檢查配置是否正確
SW-1(config)#do show running-config | section spanning-tree
spanning-tree mode mst
spanning-tree extend system-id
spanning-tree mst configuration
 name cisco
 revision 1
 instance 1 vlan 10
 instance 2 vlan 20
spanning-tree mst 1 priority 0
spanning-tree mst 2 priority 4096
//另外一種設置實例優先級的方法
SW-(config)#spanning-tree mst 1 root primary

SW-2ui

SW-2(config)#interface range g0/0-1
SW-2(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q 
SW-2(config-if-range)#switchport mode trunk 
SW-2(config-if-range)#exit
SW-2(config)#interface range g1/0-1
SW-2(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q 
SW-2(config-if-range)#switchport mode trunk 
SW-2(config-if-range)#exit
SW-2(config)#vlan 10
SW-2(config-vlan)#vlan 20
SW-2(config-vlan)#exit
SW-2(config)#spanning-tree mode mst 
SW-2(config)#spanning-tree mst configuration 
SW-2(config-mst)#name cisco
SW-2(config-mst)#revision 1
SW-2(config-mst)#instance 1 vlan 10
SW-2(config-mst)#instance 2 vlan 20
SW-2(config-mst)#exit
SW-2(config)#spanning-tree mst 1 priority 4096
SW-2(config)#spanning-tree mst 2 priority 0
//檢查配置是否正確
SW-2(config)#do show running-config | section spanning-tree
spanning-tree mode mst
spanning-tree extend system-id
spanning-tree mst configuration
 name cisco
 revision 1
 instance 1 vlan 10
 instance 2 vlan 20
spanning-tree mst 1 priority 4096
spanning-tree mst 2 priority 0
//另外一種設置實例優先級的方法
SW-2(config)#spanning-tree mst 2 root primary

SW-3this

SW-3(config)#interface range g0/1-2
SW-3(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q 
SW-3(config-if-range)#switchport mode trunk 
SW-3(config-if-range)#exit
SW-3(config)#vlan 10
SW-3(config-vlan)#exit
SW-3(config)#interface range g1/0-2
SW-3(config-if-range)#switchport mode access 
SW-3(config-if-range)#switchport access vlan 10
SW-3(config-if-range)#exit
SW-3(config)#spanning-tree mode mst 
SW-3(config)#spanning-tree mst configuration 
SW-3(config-mst)#name cisco
SW-3(config-mst)#revision 1
SW-3(config-mst)#instance 1 vlan 10
SW-3(config-mst)#exit
//查看實例信息
SW-3(config)#do show spanning-tree mst 1

##### MST1    vlans mapped:   10
Bridge        address 5000.0003.0000  priority      32769 (32768 sysid 1)
Root          this switch for MST1

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Gi0/1            Altn BLK 20000     128.2    Shr Bound(RSTP) 
Gi0/2            Mstr FWD 20000     128.3    Shr Bound(RSTP) 
Gi1/0            Desg FWD 20000     128.5    Shr 
Gi1/1            Desg FWD 20000     128.6    Shr 
Gi1/2            Desg FWD 20000     128.7    Shr

SW-4spa

SW-4(config)#interface range g0/1-2
SW-4(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q 
SW-4(config-if-range)#switchport mode trunk 
SW-4(config-if-range)#exit
SW-4(config)#vlan 20
SW-4(config-vlan)#exit
SW-4(config)#interface range g1/0-2
SW-4(config-if-range)#switchport mode access 
SW-4(config-if-range)#switchport access vlan 20
SW-4(config-if-range)#exit
SW-4(config)#spanning-tree mode mst 
SW-4(config)#spanning-tree mst configuration 
SW-4(config-mst)#name cisco
SW-4(config-mst)#revision 1
SW-4(config-mst)#instance 2 vlan 20
SW-4(config-mst)#exit

經過查看端口狀態，可驗證無環路要求已實現。要想實現負載均衡，還需進行鏈路聚合的相關配置。

鏈路聚合

鏈路聚合是將兩個或更多數據信道結合成一個單個的信道，該信道以一個單個的更高帶寬的邏輯鏈路出現。鏈路聚合通常用來鏈接一個或多個帶寬需求大的設備，例如鏈接骨幹網絡的服務器或服務器羣。
端口匯聚是將多個端口匯聚在一塊兒造成一個匯聚組，以實現出/入負荷在匯聚組中各個成員端口中的分擔，同時也提供了更高的鏈接可靠性。

公有：LACP（Link Aggregation Control Protocol，鏈路匯聚控制協議）。是一種實現鏈路動態匯聚的協議。LACP協議經過LACPDU（Link Aggregation Control Protocol Data Unit，鏈路匯聚控制協議數據單元）與對端交互信息。啓用某端口的LACP協議後，該端口將經過發送LACPDU向對端通告本身的系統優先級、系統MAC地址、端口優先級、端口號和操做Key。對端接收到這些信息後，將這些信息與其它端口所保存的信息比較以選擇可以匯聚的端口，從而雙方能夠對端口加入或退出某個動態匯聚組達成一致。

操做Key是在端口匯聚時，LACP協議根據端口的配置（即速率、雙工、基本配置、管理Key）生成的一個配置組合。動態匯聚端口在啓用LACP協議後，其管理Key缺省爲零。靜態匯聚端口在啓用LACP後，端口的管理Key與匯聚組ID相同。

私有：端口彙集協議（PAgP）(Port Aggregation Protocol)是Cisco的專有協議，PAgP是一種管理功能，它在鏈路的任一末端檢查參數的一致性，而且有助於保持網絡可用性。 PAgP 分組爲了商議一個通道的造成在快速以太通道可能的端口發送。

主動模式：主動發送協商包，主動發起協商
被動模式：接收協商包，進行協商

LACP;聚合鏈路能夠爲二、四、八、16條。最大能夠聚合鏈路爲8條，剩餘8條做爲備份存在。
PAgP：二、四、8條。
SW-1

SW-1(config)#interface range g1/0-1
//描述協議信息，與具體使用什麼協議無關
SW-1(config-if-range)#channel-protocol lacp

//設置聚合組編號
SW-1(config-if-range)#channel-group 1 mode passive 

//查看配置信息
SW-1(config)#do sh etherchannel summary 
Flags:  D - down        P - bundled in port-channel
        I - stand-alone s - suspended
        H - Hot-standby (LACP only)
        R - Layer3      S - Layer2
        U - in use      N - not in use, no aggregation
        f - failed to allocate aggregator

        M - not in use, minimum links not met
        m - not in use, port not aggregated due to minimum links not met
        u - unsuitable for bundling
        w - waiting to be aggregated
        d - default port

        A - formed by Auto LAG

Number of channel-groups in use: 1
Number of aggregators:           1

Group  Port-channel  Protocol    Ports
------+-------------+-----------+-----------------------------------------------
1      Po1(SD)         LACP      Gi1/0(s)    Gi1/1(s)

SW-2

SW-2(config)#interface range g1/0-1
SW-2(config-if-range)#channel-protocol lacp
SW-2(config-if-range)#channel-group 1 mode active 
/*提示信息：Creating a port-channel interface Port-channel 1*/

//查看配置信息
SW-2(config)#do show etherchannel summary 
Flags:  D - down        P - bundled in port-channel
        I - stand-alone s - suspended
        H - Hot-standby (LACP only)
        R - Layer3      S - Layer2
        U - in use      N - not in use, no aggregation
        f - failed to allocate aggregator

        M - not in use, minimum links not met
        m - not in use, port not aggregated due to minimum links not met
        u - unsuitable for bundling
        w - waiting to be aggregated
        d - default port

        A - formed by Auto LAG

Number of channel-groups in use: 1
Number of aggregators:           1

Group  Port-channel  Protocol    Ports
------+-------------+-----------+-----------------------------------------------
1      Po1(SU)         LACP      Gi1/0(P)    Gi1/1(P)

經過查看帶寬信息，咱們能夠發現SW-2的帶寬從以前的1G變爲如今的2G，實現了鏈路聚合。

鏈路聚合默認狀況下基於源目IP負載（可修改）

//可修改成下列幾種負載方式
SW-2(config)#port-channel load-balance ?
  dst-ip       Dst IP Addr
  dst-mac      Dst Mac Addr
  src-dst-ip   Src XOR Dst IP Addr
  src-dst-mac  Src XOR Dst Mac Addr
  src-ip       Src IP Addr
  src-mac      Src Mac Addr

其餘查看配置命令：

SW-2(config)#do show run | section channel
interface Port-channel1
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport mode trunk
 channel-protocol lacp
 channel-group 1 mode active
 channel-protocol lacp
 channel-group 1 mode active

SW-2(config)#do show run | section channel-group
 channel-group 1 mode active
 channel-group 1 mode active

SW-2(config)#do show etherchannel load-balance 
EtherChannel Load-Balancing Configuration:
        src-dst-ip

EtherChannel Load-Balancing Addresses Used Per-Protocol:
Non-IP: Source XOR Destination MAC address
  IPv4: Source XOR Destination IP address
  IPv6: Source XOR Destination IP address

當存在兩條聚合鏈路時，可經過設置優先級的狀況下改變鏈路使用狀態
查看默認狀況下的聚合鏈路信息

SW-2(config)#do show etherchannel port 
        Channel-group listing: 
        ----------------------

Group: 1 
----------
        Ports in the group:
        -------------------
Port: Gi1/0
------------

Port state    = Up Mstr Assoc In-Bndl 
Channel group = 1           Mode = Active          Gcchange = -
Port-channel  = Po1         GC   =   -             Pseudo port-channel = Po1
Port index    = 0           Load = 0x00            Protocol =   LACP

Flags:  S - Device is sending Slow LACPDUs   F - Device is sending fast LACPDUs.
        A - Device is in active mode.        P - Device is in passive mode.

Local information:
                            LACP port     Admin     Oper    Port        Port
Port      Flags   State     Priority      Key       Key     Number      State
Gi1/0     SA      bndl      32768         0x1       0x1     0x101       0x3D  

Partner's information:

                  LACP port                        Admin  Oper   Port    Port
Port      Flags   Priority  Dev ID          Age    key    Key    Number  State
Gi1/0     SP      32768     5000.0001.0000   8s    0x0    0x1    0x101   0x3C  

Age of the port in the current state: 0d:00h:15m:49s

Port: Gi1/1
------------

Port state    = Up Mstr Assoc In-Bndl 
Channel group = 1           Mode = Active          Gcchange = -
Port-channel  = Po1         GC   =   -             Pseudo port-channel = Po1
Port index    = 0           Load = 0x00            Protocol =   LACP

Flags:  S - Device is sending Slow LACPDUs   F - Device is sending fast LACPDUs.
        A - Device is in active mode.        P - Device is in passive mode.

Local information:
                            LACP port     Admin     Oper    Port        Port
Port      Flags   State     Priority      Key       Key     Number      State
Gi1/1     SA      bndl      32768         0x1       0x1     0x102       0x3D  

Partner's information:

                  LACP port                        Admin  Oper   Port    Port
Port      Flags   Priority  Dev ID          Age    key    Key    Number  State
Gi1/1     SP      32768     5000.0001.0000  11s    0x0    0x1    0x102   0x3C  

Age of the port in the current state: 0d:00h:15m:47s

觀察相關的信息咱們能夠發現，默認優先級爲32768.
修改方法：

SW-2(config)#interface g1/0
SW-2(config-if)#lacp por
SW-2(config-if)#lacp port-priority ?
  <0-65535>  Priority value

須要注意的是，若修改聚合鏈路優先級，應當將本端口和對端端口的優先級進行同步配置，不可只配置一個端口。

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