MSTP的简介,与STP和RSTP的简单比较

MSTP简介

MSTP通过设置VLAN映射表把VLAN和生成树实例联系起来,通过多生成树实例实现业务流量的负载均衡。

MSTP概述

MSTP功能兼容STP(Spanning Tree Protocol,生成树协议)和RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol,快速生成树协议)功能,同时弥补STP和RSTP的缺陷。MSTP既可以快速收敛,又能为冗余链路提供更好的负载分担。

MSTP背景

STP和RSTP是用于局域网中预防和消除环路的协议,运行STP/RSTP协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路,并有选择的对某个端口进行阻塞,最终将环形网络结构修剪成无环路的树形网络结构,从而防止报文在环形网络中不断增生和无限循环,避免设备由于重复接收相同的报文造成处理能力下降。

STP和RSTP存在同一个缺陷:由于局域网内所有的VLAN共享一棵生成树,因此无法在VLAN间实现数据流量的负载均衡,链路被阻塞后将不承载任何流量,造成带宽浪费,还有可能造成部分VLAN的报文无法转发。

为了弥补STP和RSTP的缺陷,IEEE于2002年发布的802.1S标准定义了MSTP。MSTP兼容STP和RSTP,既可以快速收敛,又提供了数据转发的多个冗余路径,在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

STP/RSTP/MSTP三种生成树协议的特点与应用场景比较:

三种生成树协议的比较

MSTP概述

在一个复杂的网络环境中,难免会出现环路;并且,由于冗余备份的需要,网络设计者都倾向于在设备之间部署多条物理链路,其中一条作主用链路,其他链路作备份。这样,偶然或必然中都会存在环路。

环路会产生广播风暴,最终导致整个网络资源被耗尽,网络瘫痪不可用。环路还会引起MAC地址表震荡导致MAC地址表项被破坏。

MSTP兼容STP和RSTP,通过多实例能实现对业务流量和用户流量的隔离,同时还提供了数据转发的多个冗余路径,在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

MST(Multiple Spanning Tree)域内的多棵生成树示意图

MSTI1以SwitchD为根交换设备,转发VLAN2的报文。

MSTI2以SwitchF为根交换设备,转发VLAN3的报文。

这样所有VLAN内部可以互通,同时不同VLAN的报文沿不同的路径转发,实现了负载分担。

MSTP基本概念

MST域(MST Region)

MST域是多生成树域(Multiple Spanning Tree Region),由交换网络中的多台交换设备以及它们之间的网段所构成。这些设备具有下列特点:

都启动了MSTP。

具有相同的域名。

具有相同的VLAN到生成树实例映射配置。

具有相同的MSTP修订级别配置。

一个局域网可以存在多个MST域,各MST域之间在物理上直接或间接相连。用户可以通过MSTP配置命令把多台交换设备划分在同一个MST域内。

如图所示的MST Region D0中由交换设备S1、S2、S3和S4构成,域中有3个MSTI

MST Region的基本概念示意图

VLAN映射表

VLAN映射表是MST域的属性,它描述了VLAN和MSTI之间的映射关系。

如图所示,MST域D0的VLAN映射表是:

VLAN1映射到MSTI1

VLAN2和VLAN3映射到MSTI2

其余VLAN映射到MSTI0

域根

域根(Regional Root)分为IST(Internal Spanning Tree)域根和MSTI域根。

IST域根如图B所示,在B0、C0和D0中,IST生成树中距离总根最近的交换设备是IST域根。

一个MST域内可以生成多棵生成树,每棵生成树都称为一个MSTI。MSTI域根是每个多生成树实例的树根。如图A所示,域中不同的MSTI有各自的域根。

图A:MSTI的基本概念示意图

MSTI之间彼此独立,MSTI可以与一个或者多个VLAN对应。但一个VLAN只能与一个MSTI对应。

总根

图B:MSTP网络基本概念示意图

如图B:总根是CIST(Common and Internal Spanning Tree)的根桥。总根是区域A0中的某台设备。

CST

公共生成树CST(Common Spanning Tree)是连接交换网络内所有MST域的一棵生成树。

如果把每个MST域看作是一个节点,CST就是这些节点通过STP或RSTP协议计算生成的一棵生成树。

如图B所示,较粗的线条连接各个域构成CST。

IST

内部生成树IST(Internal Spanning Tree)是各MST域内的一棵生成树。

IST是一个特殊的MSTI,MSTI的ID为0,通常称为MSTI0。

IST是CIST在MST域中的一个片段。

如图B所示,较细的线条在域中连接该域的所有交换设备构成IST。

CIST

公共和内部生成树CIST是通过STP或RSTP协议计算生成的,连接一个交换网络内所有交换设备的单生成树。

如图B所示,所有MST域的IST加上CST就构成一棵完整的生成树,即CIST。

SST

构成单生成树SST(Single Spanning Tree)有两种情况:

运行STP或RSTP的交换设备只能属于一个生成树。

MST域中只有一个交换设备,这个交换设备构成单生成树。

如图B所示,B0中的交换设备就是一棵单生成树。

端口角色

MSTP在RSTP的基础上新增了2种端口,MSTP的端口角色共有7种:根端口、指定端口、Alternate端口、Backup端口、边缘端口、Master端口和域边缘端口。

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