第19篇：MSTP 多实例生成树：VLAN 与实例的映射

关键词：MSTP、802.1s、MSTI、CIST、VLAN映射、多实例、负载分担、区域

一、引言

RSTP 解决了快速收敛的问题，但它依然有一个先天局限：整个网络只有一棵生成树，无论有多少 VLAN，所有 VLAN 都共享同一棵生成树和同一组转发路径。这意味着，即使部署了双上行链路，也只能使用其中一条，另一条被 STP 阻塞，造成浪费。MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，IEEE 802.1s）通过多实例机制解决该问题：MSTP 把多个 VLAN 映射到不同的生成树实例，让不同的 VLAN 走不同的路径。

二、核心概念

2.1 MSTP 的层次结构

MSTP 包含两层架构：内部生成树（CIST）和多实例生成树（MSTI）。

层次	说明	编号
CIST（Common and Internal Spanning Tree）	全网唯一一棵公共生成树	1 个（Instance 0）
MSTI（Multiple Spanning Tree Instance）	每个实例独立计算，映射不同 VLAN	最多 64 个（Instance 1~64）

MSTP 的层次结构 - 图示

2.2 VLAN 与 MSTI 的映射

每个 VLAN 只能被映射到一个 MSTI，不同的 MSTI 拥有不同的根桥和不同的路径。

MSTI	映射 VLAN	根桥	转发路径
IST（实例 0）	所有未映射 VLAN，默认 VLAN 1	全网统一	全网统一
MSTI 1	VLAN 10, 20	核心交换机 A	主用路径 A
MSTI 2	VLAN 30, 40	核心交换机 B	主用路径 B

2.3 MST 区域（MST Region）

MSTP 把网络划分为区域：同一区域内所有交换机的配置必须完全一致。

配置项	说明	一致性要求
区域名称（Region Name）	区域的标识名	区域内必须相同
修订号（Revision Level）	配置版本号	区域内必须相同
VLAN 与实例映射表	VLAN 与 MSTI 的映射关系	区域内必须完全相同

配置不一致的后果：两台相邻交换机如果三项配置任意一项不一致，会被认为是不同区域，它们之间按 IST 交互（等效于实例 0 的 RSTP），多实例负载分担失效。

# 配置 MST 区域
[HUAWEI] stp region-configuration
[HUAWEI-mst-region] region-name Region-A
[HUAWEI-mst-region] revision-number 1
[HUAWEI-mst-region] instance 1 vlan 10 20
[HUAWEI-mst-region] instance 2 vlan 30 40
[HUAWEI-mst-region] active region-configuration
# 注意：必须执行 active 命令使配置生效

2.4 MSTP 的优势

维度	单实例 RSTP	多实例 MSTP
链路利用率	一半链路（其余被阻塞）	多条链路被不同 VLAN 分摊
负载分担	不支持	支持（按 VLAN 映射到不同实例）
阻塞链路	约 50% 冗余链路被浪费	全部链路都能承载流量
路径选择	所有 VLAN 共用同一棵树	不同实例可走不同路径
收敛时间	秒级	秒级（继承 RSTP 快速收敛）
配置复杂度	低（单实例）	中（需维护区域与映射表）

三、技术细节

3.1 MSTP 多实例的负载分担

MSTP 多实例的负载分担 - 图示

3.2 MSTP 实例优先级设置

命令	说明
`stp instance 1 priority 4096`	使本设备成为实例 1 的根桥
`stp instance 1 root primary`	直接设为实例 1 的主根桥
`stp instance 1 root secondary`	直接设为实例 1 的备份根桥

# 核心交换机 A（实例 1 的主根）
[Core-A] stp instance 1 root primary
[Core-A] stp instance 2 root secondary

# 核心交换机 B（实例 2 的主根）
[Core-B] stp instance 1 root secondary
[Core-B] stp instance 2 root primary

3.3 MSTP 端口角色与实例

MSTP 中，每个实例都有独立的端口角色：

角色（CIST 视角）	角色（MSTI 视角）	说明
根端口（Root Port）	主根端口（M-RP）	CIST 计算出的根端口
指定端口（Designated Port）	主指定端口（M-DP）	CIST 计算出的指定端口
替代端口（Alternate Port）	替代端口	备份根端口
备份端口（Backup Port）	备份端口	备份指定端口
无	附加根端口（A-RP）	MSTI 自身的根端口，可能与 CIST 不同
无	附加指定端口（A-DP）	MSTI 自身的指定端口，可能与 CIST 不同

说明：M-RP/M-DP 是 CIST 视角下的端口角色（继承自 CIST 的选举结果）；A-RP/A-DP 是 MSTI 独有的附加角色，仅在 MSTI 中出现。当某 MSTI 的根端口与 CIST 不同时，会额外显示一个 A-RP 或 A-DP。

3.4 实例 0（IST）的特殊性

维度	说明
实例号	0（固定，不能修改）
VLAN 映射	默认 VLAN 1，以及未映射到 MSTI 的 VLAN
根桥	全网统一的根桥
作用	作为各 MSTI 之间互通的桥梁

四、实战配置/案例分析

4.1 案例一：双核心的负载分担配置

网络场景：两台核心交换机 Core-A 和 Core-B 之间通过双链路连接，两台接入交换机接入，希望 VLAN 10/20 的流量走 Core-A，VLAN 30/40 的流量走 Core-B。

设备	角色	连接
Core-A	核心交换机 A	双链路连接两台接入交换机
Core-B	核心交换机 B	双链路连接两台接入交换机
Access-1	接入交换机 1	接入端口分别连接 Core-A 和 Core-B
Access-2	接入交换机 2	接入端口分别连接 Core-A 和 Core-B

# ========== Core-A 配置 ==========
[Core-A] sysname Core-A
[Core-A] stp mode mstp
[Core-A] stp enable

# 配置 MST 区域
[Core-A] stp region-configuration
[Core-A-mst-region] region-name Company-Net
[Core-A-mst-region] revision-number 1
[Core-A-mst-region] instance 1 vlan 10 20
[Core-A-mst-region] instance 2 vlan 30 40
[Core-A-mst-region] active region-configuration

# Core-A 作为实例 1 的主根（VLAN 10/20 走 Core-A）
[Core-A] stp instance 1 root primary
# Core-A 作为实例 2 的备份根
[Core-A] stp instance 2 root secondary

# ========== Core-B 配置 ==========
[Core-B] sysname Core-B
[Core-B] stp mode mstp
[Core-B] stp enable

# MST 区域配置（必须与 Core-A 完全一致）
[Core-B] stp region-configuration
[Core-B-mst-region] region-name Company-Net
[Core-B-mst-region] revision-number 1
[Core-B-mst-region] instance 1 vlan 10 20
[Core-B-mst-region] instance 2 vlan 30 40
[Core-B-mst-region] active region-configuration

# Core-B 作为实例 2 的主根（VLAN 30/40 走 Core-B）
[Core-B] stp instance 2 root primary
[Core-B] stp instance 1 root secondary

# ========== Access-1 配置 ==========
[Access-1] sysname Access-1
[Access-1] stp mode mstp
[Access-1] stp enable

# MST 区域配置（保持一致）
[Access-1] stp region-configuration
[Access-1-mst-region] region-name Company-Net
[Access-1-mst-region] revision-number 1
[Access-1-mst-region] instance 1 vlan 10 20
[Access-1-mst-region] instance 2 vlan 30 40
[Access-1-mst-region] active region-configuration

# 接入端口配置为边缘端口
[Access-1] interface range GigabitEthernet 0/0/1 to GigabitEthernet 0/0/24
[Access-1-Port-range] stp edged-port enable
[Access-1-Port-range] quit

# ========== 验证 ==========
<Access-1> display stp brief
  MSTID  PortName     PortRole       PortSt
  0      GE0/0/25     M-RP           Forwarding    ← CIST 根端口
  0      GE0/0/26     M-ALP          Discarding
  1      GE0/0/25     M-RP           Forwarding    ← MSTI 1 根端口（走 Core-A）
  1      GE0/0/26     M-ALP          Discarding
  2      GE0/0/25     M-ALP          Discarding
  2      GE0/0/26     A-RP           Forwarding    ← MSTI 2 根端口（走 Core-B）

# 结果：VLAN 10/20 走 GE0/0/25（Core-A），VLAN 30/40 走 GE0/0/26（Core-B）
# 双上联链路同时被使用，实现负载分担

4.2 案例二：MST 区域配置不一致故障

故障现象：MSTP 配置后，负载分担未生效，所有 VLAN 流量都走 Core-A。

# Core-A 区域配置
<Core-A> display stp region-configuration
  MST Configuration Group:
    Registration number: 1
    Configuration name: Company-Net
    VLAN  Instances
    10-20  1
    30-40  2

# Access-1 区域配置
<Access-1> display stp region-configuration
  MST Configuration Group:
    Registration number: 0            ← 修订号不同！
    Configuration name: Company-Net
    VLAN  Instances
    10-20  1
    30-40  2

# 结论：Access-1 的修订号为 0，与 Core-A 不一致
# 三项配置中任意一项不同，两台设备就会被认为是不同区域
# 不同区域之间按 IST 交互（等效实例 0 的 RSTP），多实例负载分担失效

# 修复
[Access-1] stp region-configuration
[Access-1-mst-region] revision-number 1
[Access-1-mst-region] active region-configuration

4.3 案例三：MSTP 查看常用命令

# 查看多实例的简要信息
<HUAWEI> display stp brief
  MSTID  PortName     PortRole       PortSt
  0      GE0/0/1      M-RP           Forwarding
  0      GE0/0/2      M-ALP          Discarding
  1      GE0/0/1      M-RP           Forwarding
  1      GE0/0/2      M-ALP          Discarding
  2      GE0/0/1      M-ALP          Discarding
  2      GE0/0/2      A-RP           Forwarding

# 查看 MST 区域信息
<HUAWEI> display stp region-configuration

# 查看指定实例的详细信息
<HUAWEI> display stp instance 1

# 查看 VLAN 与实例的映射关系
<HUAWEI> display stp vlan-mapping

# 查看指定端口的 MSTP 信息
<HUAWEI> display stp port GigabitEthernet 0/0/1

4.4 案例四：单实例 MSTI 的端口角色观察

# 查看实例 1 的详细信息
<HUAWEI> display stp instance 1
  Instance: 1
  State: Active
  Root Bridge:
    Bridge ID: 4096.00e0.fc12.0001    ← 实例1的根桥是 Core-A
    Root Cost: 0
  Local Bridge:
    Bridge ID: 32768.00e0.fc12.0003   ← 本设备是 Access-1

  Port Information:
    Port  GE0/0/25
      Role: M-RP                       ← MSTI 1 的根端口
      State: Forwarding
      Designated Cost: 20000

    Port  GE0/0/26
      Role: M-ALP                      ← MSTI 1 的替代端口（被阻塞）
      State: Discarding

五、总结

维度	MSTI 0（IST）	MSTI 1~64
类型	公共实例	多实例
VLAN 映射	所有未映射 VLAN	手动映射指定 VLAN
根桥	全网统一	每实例独立选举
路径	全网统一	每实例独立计算
端口角色	CIST 角色	MSTI 角色（可不同）

MSTP 配置检查清单	说明
区域名称一致	区域内所有交换机必须相同
修订号一致	配置版本必须相同
VLAN 映射一致	VLAN 与 MSTI 的映射关系完全相同
执行 active 命令	任何配置修改后必须 active
根桥位置正确	不同实例的主根应在不同设备

MSTP 端口角色缩写	全称	说明
M-RP	Master Root Port	CIST 主根端口
M-DP	Master Designated Port	CIST 主指定端口
M-ALP	Master Alternate Port	CIST 替代端口
A-RP	Additional Root Port	MSTI 附加根端口
A-DP	Additional Designated Port	MSTI 附加指定端口

提示：端口角色缩写的显示形式随 VRP 版本略有差异，部分版本显示为 MRP / MDP / MALP / ARP / ADP（不带连字符），含义相同。

思考

如果一个 MST 区域内的交换机没有执行 active region-configuration，MSTP 区域会如何划分？退化成什么模式？
MSTP 一个区域最多能配置多少个 MSTI？如果现场有 100 个 VLAN 需要不同转发路径，MSTP 能否承载？
MSTI 1 和 MSTI 2 的根端口可以不同吗？在什么情况下会出现不同？

下篇预告：第20篇：交换网络故障案例：某企业网环路致全网瘫痪

第19篇：MSTP 多生成树协议：VLAN 与实例的映射