多生成树协定—MSTP

hanxiao21

RSTP在STP根底上进行了改进，完成了网络拓扑疾速收敛。但RSTP和STP还存在同一个缺点：因为局域网内一切的VLAN同享一棵生成树，因此被梗阻后链路将不承载任何流量，无奈在VLAN间完成数据流量的负载平衡，从而形成带宽挥霍。
为了补救STP和RSTP的缺点，IEEE于2002年公布的802.1s规范定义了MSTP。MSTP兼容STP和RSTP，既能够疾速收敛，又提供了数据转发的多个冗余门路，在数据转发过程当中完成VLAN数据的负载平衡。
STP/RSTP的缺点
部份VLAN门路欠亨
如下图所示，网络中有SWA、SWB、SWC三台替换机。配置VLAN2经过两条下行链路，配置VLAN3只经过一条下行链路。
为理解决VLAN2的环路问题，需求运转生成树。装备运转STP/RSTP后，SWC与SWB相连的端口成为豫备端口（Discarding形态），那末VLAN3的门路就会被断开，无奈下行到SWB。


无奈完成流量分担
如下图所示，为了完成流量分担，需求配置两条下行链路为Trunk链路，允许经过一切VLAN；SWA和SWB之间的链路也配置为Trunk链路，允许经过一切VLAN。将VLAN2的三层接口配置在SWA上，将VLAN3的三层接口配置在SWB上，但愿VLAN2和VLAN3分别使用不同的链路下行到相应的三层接口。
然而装备运转STP/RSTP后，SWC与SWB相连的端口成为豫备端口（Alternate Port）并处于Discarding形态，则VLAN2和VLAN3的数据都只能经过一条下行链路下行到SWA，无奈完成流量分担。


次优二层门路
如下图所示，SWC与SWA和SWB相连的链路配置为Trunk链路，允许经过一切VLAN；SWA与SWB之间的链路也配置为Trunk链路，允许经过一切VLAN。
装备运转STP/RSTP后，环路被断开，VLAN2和VLAN3都间接下行到SWA。在SWA上配置VLAN2的三层接口，在SWB上配置VLAN3的三层接口，那末，VLAN3抵达三层接口的门路就是次优的。


MSTP对STP和RSTP的改进
MST域内能够生成多棵生成树，每棵生成树都称为一个MSTI。MSTI之间彼此独立，且每个MSTI的计算进程根本与RSTP的计算进程相反。


MSTP兼容STP和RSTP，既能够疾速收敛，又提供了数据转发的各个冗余门路，在数据转发过程当中完成VLAN数据的负载平衡。
MST配置表
为了在替换机上标识VLAN和MST Instance的映照瓜葛，替换机保护一个MST配置表（MST Configuration Table）。


MST配置表的构造是4096个延续的两字节元素组，代表4096个VLAN，第一个元素和最初一个元素设置为全0；第二个元素表现VLAN 1映照到的MST Instance的MSTID，第三个元素表现VLAN 2映照到的MST Instance的MSTID，依此类推，倒数第二个元素（第4095个元素）表现VLAN 4094映照到的MST Instance的MSTID。VRP平台反对16个MST Instance，MSTID取值规模是0～15。替换机初始化时，此表格一切字段设置为全0，表现一切VLAN映照到Instance 0。由MST配置表可见，一个MSTI能够与一个或多个VLAN对应，但一个VLAN只能与一个MSTI对应。
MST区域
MST域是多生成树域（Multiple Spanning Tree Region），由替换网络中的多台替换装备以及它们之间的网段所构成。同一个MST域的装备拥有以下特征：
都启动了MSTP。拥有相反的域名。拥有相反的VLAN到生成树实例映照配置。拥有相反的MSTP订正级别配置。


一个局域网能够存在多个MST域，各MST域之间在物理上间接或直接相连。用户能够经过MSTP配置命令把多台替换装备划分在同一个MST域内。
一个MST域内能够生成多棵生成树，每棵生成树都称为一个MSTI，每个MSTI都使用独自的RSTP算法，计算独自的生成树。除了Instance 0以外，每个区域的MST Instance都独立计算生成树，不论是不是包孕相反的VLAN，不论VLAN是不是经过区域间链路，区域间的生成树计算互不影响。MST配置标识MST配置标识被封装在替换机互相发送的BPDU中，替换机经过MST配置标识（MST Configuration Identifier）来标识本人所在的区域。


如上图所示，MST配置标识的数据构造包罗四部份，只要四部份设置都相反的相邻替换机才被以为是在同一个区域中。
Configuration Identifier Format Selector：配置标识格局选择符，长度为一个字节，固定设置为0。Configuration Name：配置称号，也就是替换机的MST域名，长度为32字节。每个替换机都配置一个MST域名，默许为替换机的MAC地址。?Configuration Digest：配置摘要，长度为16字节。相反区域的替换机该当保护相反的VLAN到MST Instance的映照表，可是MST配置表太大（8192字节），不合适在替换机之间互相发送。此字段是使用MD5算法从MST配置表中算出的摘要信息。Revision Level：订正级别，长度为两个字节，默许取值为全0。因为Configuration Digest是MST配置表的摘要信息，因此有很小的可能会泛起MST配置表不同但摘要信息却相反的状况，这会致使原本不在同一区域的替换机被以为在同一区域中，此字段是一个额定的标识字段，倡议不同的区域使用不同的数值，以打消上述可能发生过错的状况。MSTI的计算在MST域内，MSTP按照VLAN和生成树实例的映照瓜葛，针对不同的VLAN生成不同的生成树实例。每棵生成树独立进行计算，计算进程与STP计算生成树的进程相似，可拜见STP引见文中拓扑计算选举部份。。
MSTI拥有下列的特征：
每个MSTI独立计算本人的生成树，互不搅扰。每个MSTI的生成树计算办法与STP根本相反。每个MSTI的生成树能够有不同的根，不同的拓扑。每个MSTI在本人的生成树内发送BPDU。每个端口在不同MSTI上的生成树参数能够不同。每个端口在不同MSTI上的角色、形态能够不同。MSTP对拓扑变动的处置MSTP拓扑变动处置与RSTP拓扑变动处置进程相似，可拜见RSTP文中拓扑变动处置部份。
配置MSTP功用示例
如下图所示，SwitchA、SwitchB、SwitchC和SwitchD都运转MSTP。完成VLAN2～VLAN10和VLAN十一～VLAN20的流量负载分担，MSTP引入了多实例。MSTP可设置VLAN映照表，把VLAN和生成树实例相干联。


配置思绪
配置MSTP根本功用与PC相连的端口不必参预MSTP计算，将其设置为边沿端口。配置维护功用，完成对装备或链路的维护。例如：在各实例的根桥装备指定端口配置根维护功用。配置装备的二层转发功用。操作步骤
1.配置MSTP根本功用
a. 配置SwitchA、SwitchB、SwitchC和SwitchD到域名为RG1的域内，创立实例MSTI1和实例MSTI2
# 配置SwitchA的MST域。
[SwitchA] stp region-configuration
[SwitchA-mst-region] region-name RG1
[SwitchA-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10
[SwitchA-mst-region] instance 2 vlan 十一 to 20
[SwitchA-mst-region] active region-configuration
[SwitchA-mst-region] quit
# 配置SwitchB的MST域。
[SwitchB] stp region-configuration
[SwitchB-mst-region] region-name RG1
[SwitchB-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10
[SwitchB-mst-region] instance 2 vlan 十一 to 20
[SwitchB-mst-region] active region-configuration
[SwitchB-mst-region] quit
# 配置SwitchC的MST域。
[SwitchC] stp region-configuration
[SwitchC-mst-region] region-name RG1
[SwitchC-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10
[SwitchC-mst-region] instance 2 vlan 十一 to 20
[SwitchC-mst-region] active region-configuration
[SwitchC-mst-region] quit
# 配置SwitchD的MST域。
[SwitchD] stp region-configuration
[SwitchD-mst-region] region-name RG1
[SwitchD-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10
[SwitchD-mst-region] instance 2 vlan 十一 to 20
[SwitchD-mst-region] active region-configuration
[SwitchD-mst-region] quit
阐明
当需求两台替换装备属于同一个MST域时，需包管下列信息配置相反：
MST域的域名配置相反。多生成树实例和VLAN的映照瓜葛配置相反。MST域的订正级别配置相反。b. 在域RG1内，配置MSTI1与MSTI2的根桥与备份根桥
# 配置SwitchA为MSTI1的根桥、MSTI2的备份根桥。
[SwitchA] stp instance 1 root primary
[SwitchA] stp instance 2 root secondary
# 配置SwitchB为MSTI1的备份根桥、MSTI2的根桥。
[SwitchB] stp instance 1 root secondary
[SwitchB] stp instance 2 root primary
c. 使能MSTP，完成破除环路
# 在SwitchA上启动MSTP。
[SwitchA] stp enable
# 在SwitchB上启动MSTP。
[SwitchB] stp enable
# 在SwitchC上启动MSTP。
[SwitchC] stp enable
# 在SwitchD上启动MSTP。
[SwitchD] stp enable
2.将与终端相连的端口设置为边沿端口
# 配置SwitchC端口GE1/0/1为边沿端口。
[SwitchC] interface gigabitethernet 1/0/1
[SwitchC-GigabitEthernet1/0/1] stp edged-port enable
[SwitchC-GigabitEthernet1/0/1] quit
# 配置SwitchD端口GE1/0/1为边沿端口。
[SwitchD] interface gigabitethernet 1/0/1
[SwitchD-GigabitEthernet1/0/1] stp edged-port enable
[SwitchD-GigabitEthernet1/0/1] quit
3.配置维护功用，如在各实例的根桥装备的指定端口配置根维护功用
# 在SwitchA端口GE1/0/1上启动根维护。
[SwitchA] interface gigabitethernet 1/0/1
[SwitchA-GigabitEthernet1/0/1] stp root-protection
[SwitchA-GigabitEthernet1/0/1] quit
# 在SwitchB端口GE1/0/1上启动根维护。
[SwitchB] interface gigabitethernet 1/0/1
[SwitchB-GigabitEthernet1/0/1] stp root-protection
[SwitchB-GigabitEthernet1/0/1] quit
4.配置装备的二层转发功用，配置进程略
5.验证配置后果
在网络计算不乱后，履行下列操作，验证配置后果。
# 在SwitchA上履行display stp brief命令，查看端口形态和端口的维护类型，后果如下：


# 在SwitchB上履行display stp brief命令，后果如下：


# 在SwitchC上履行display stp interface brief命令，后果如下：


# 在SwitchD上履行display stp interface brief命令，后果如下：


阐明：
本配置举例以实例1和实例2为例，因此不必关注实例0中端口的形态。