计算网络之 MSTP 协议与 VRRP 协议
一.MSTP 协议
MSTP 协议出现是基于 STP 协议和 RSTP 协议的，要了解 MSTP 协议就需要先了解其它两个协议
首先，STP 协议是交换机生成树协议，它的出现主要是为了解决二层交换机环路的问题，当多个交换机构成环路时，就会发生网络风暴，即一个数据包不断的在环路中传递，浪费交换机资源
为了解决这一问题，就诞生了生成树协议 STP，有很多交换机也是自运行 STP 协议，如华为的，STP 解决环路的主要方法是阻塞端口，
当环路存在会在交换机中选取根桥交换机，负责数据的转发，其根桥的端口都是指定端口用来发送数据的
而其它交换机就会选举出根端口或指定端口，根端口负责接收数据
当没有被选上的端口就会阻塞，即不是根端口也不是指定端口
STP 也叫单生成树协议，当环路被阻塞一个端口后，其构成的网络拓扑就好比一棵树一样，但是这种 STP 协议由于出现早，技术不成熟，导致了它对于链路的选举十分慢
所以后面就出现了 RSTP 快速生成树协议，它的收敛速度很快，并且在 STP 的基础上增加了 2 种端口标识，并且把端口属性充分地按照状态和角色解耦
但是 RSTP 协议也是单生成树协议，它和 STP 应用面临相同的问题，即无法实现负载均衡
如上图：
当使用 STP 或 RSTP 协议时，以阻塞端口解除环路时，它的问题就是不能实现负载均衡，但是容灾能力依旧存在
不管是 PC9 还是 PC10，访问 LSW9 和 LSW10，路径都是同样的路径 3，路径 4，这使得路径 3 的开销会很大，而被阻塞的那个路径没有数据传输的开销，这就使得它们不能实现负载均衡
还有一个问题就是次优路径的问题，我们看图 PC10，如果他要去 LSW10 应该是通过被阻塞的那条路径是最短的，但是它是被阻塞的，导致它要绕道 LSW9 然后到 LSW10，所以就产生了链路存在最优路径，而被迫走次优路径的情况
所以为了解决这些问题，MSTP 孕育而生了
MSTP 出现解决了 STP 收敛慢的特点，又解决了 RSTP 不能实现负载均衡和次优路径的问题
MSTP 协议也叫多生成树协议，听名字就知道，它不再是单独的一棵生成树，MSTP 是基于实例来划分生成树的，实例可以有 255 个，每个实例中装的都是 VLAN，每个实例可以装多个 Vlan
这样我们大概就可以知道，MSTP 中生成树就是根据 Vlan 来划分成的，每个实例都有自己的一些 vlan，所以不同的实例就会走自己的生成树，从而不同的生成树堵塞端口也不一样
如上图：
这就是 MSTP 生成树协议的解除环路的方式，它不在统一构建单颗生成树，而是依旧实例 vlan 构建多棵生成树
由于 LSW9 是 PC9 的网关，而 LSW10 是 PC10 的网关，在通信时它们会依据生成树去找网关，这就解决了负载均衡的问题
当到达网关后，它可以沿着网关去任何一条路径，并且两个实例的路径时对立的，不存在走重的路径，这就解决了一个 PC 去网关需要去另外一个 PC 的路径借道到网关，使得发生次优路径的情况
理论我们已经清楚了，记住提到 MSTP 协议一定要想到多生成树，现在来看看实现
二.MSTP 配置（ENSP）
配命令：
LSW9：
LSW10：
LSW11：
提出 MSTP 协议的关键配置：
stp mode mstp
切换默认 STP 协议为 MSTP 协议
stp region-configuration
进入 MSTP 协议的配置
region-name huawei
配置服务为华为云服务区域名称
instance 1 vlan 10
将 Vlan10 加入实例 1instance 2 vlan 20
将 Vlan20 加入实例 2active region-configuration
激活 MSTP 配置
三.抓包分析 MSTP
如上图：
实例 10 的路径是沿着 LSW11 到 LSW9 在到 LSW10 因为 ping 的是对方的网关，自己的网关是 LSW9
根据抓包路径就可以看到实例 10 是阻塞的 LSW11 到 LSW10 这条路径，
如果是 STP 协议那么实例 20 也应该是堵塞的这条路径，但是这是 MSTP 协议，我们在看看实例 20 的抓包，相同的也是 ping 对方的网关，也就是实例 10 的网关
如上图
实例 20 走的路径则是和实例 10 相反，为什么呢？因为多生成树协议，解决了次优路径的问题，
通过图就可以看到 LSW11 到 LSW10 的路径到网关是最短的，LSW10 是实例 20 的网关，因为要先到网关再到实例 10 的网关
同时我们也可以发现 LSW11 到 LSW9 这段路径被阻塞了，然后具体分析一下
实例 10 堵塞的是路径：LSW11----LSW10
实例 20 堵塞的是路径：LSW11----LSW9
通过上面的抓包就大概可以了解到为什么 MSTP 是多生成树协议了吧，因为它真的生成了多棵树，而且是更具最优路径来生成树
补充：
要想实例 10 去网关都走 LSW9，其实相对于 LSW9 来说，它就是实例 10 这颗生成树的根桥交换机，所以要想它被选为实例 10 的根桥交换机，就可以对其进行配置：
在 LSW9 交换机上配置 stp 实例 10 为其根桥
相同的道理，实例 20 去网关都走 LSW10，那么 LSW10 也是实例 20 的根桥交换机，对其配置：
如上，配置 LSW10 后它就是实例 10 这颗生成树的根桥了，数据包会优先到根桥交换机，然后转发
这样它即是根桥交换机又是网关，二者兼得
四.VRRP 协议
什么是 VRRP 协议？
VRRP 叫路由冗余协议，是一种提高网络可靠性的容错协议，它可以在主机的下一跳设备故障时，及时将业务切换到备份设备，从而保证网络的正常通信
从定义中我们需要抓住一个关键字，备份，路由冗余协议需要备份什么，当然是路由
VRRP 常常用于备份网关，它和 MSTP 协议结合使用，首先我们要知道 VRRP 是怎么来备份的，
它在备份的设备上设置一个网关，且优先级大于 100，因为默认的 VRRP 虚拟接口是 100，大于 100 则表示在本机未故障的时候优先级是最高的，而其它设备上就需要备份设置相同的网关，不更改优先级就是 100，那么它就是次优网关
当然，多备份的时候，只要小于主交换机的时候，也是可以当作备份的网关
这就和浮动路由很像，有两条路径都可以到达目的地址，但是在路由表中会记录最优的那条路径，当最优路径 down 掉以后，另外一条次优路径才会浮起来，保证链路通畅
相同的 VRRP 的配置中只要主网关还存在，那么其它的网关都是浮动的，无效路由，只有主网关（优先级最高的）宕机以后，其它的备份网关才会浮起来
VRRP 配置的网关也是一个在虚接口上，所以它可以在物理层上将两个或多个路由器逻辑的划分为一个，根据优先级来决定去那个路由器
这也是 VRRP 主要的实现方式，逻辑的将多个路由器网关构成一个网关
如上图：
当两个 VRRP 虚拟接口网关都存在的时候，则是优先级高的来当网关，提供网关服务
当优先级高的网关 2 宕机以后，备份网关 1 也就浮动起来了，然后由网关 1 来当网关，然后继续提供网关服务
VRRP 实验（ENSP）
实现的目的
LSW9 作为 192.168.1.0 网段的主网关，并且作为 192.168.2.0 的备份网关
LSW10 作为 192.168.2.0 网段的主网关，并且作为 192.168.1.0 的备份网关
然后来看配置：
LSW9：
LSW10：
如上，
在交换机上配置 IP 地址是需要先进入 Vlanif 中的，如果是在路由器上配置就进入接口中就行了
首先给 Vlanif 增加一个 IP 地址，因为 VRRP 是虚拟接口，所以不需要直接配置在 Vlanif 接口上
而是在此接口上虚拟化一个 VRRP，在 LSW9 上 192.168.1.254 的优先级为 200，而 192.168.2.254 的优先级为 100（默认）
且在 LSW10 上 192.168.1.254 优先级为 100，192.168.2.254 的优先级为 200
由此 LSW9 为 192.168.1.0 的主网关，为 192.168.2.0 的备份网关
LSW10 为 192.168.2.0 的主网关，为 192.168.1.0 备份网关
在任何一个交换机故障后，VRRP 配置会使备份顶上来，维护链路完整通信。
文章转载自：回忆也交给时间
还未添加个人签名 2023-06-19 加入
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