HCNP Routing&Switching之MSTP

　　前文我们了解了RSTP保护相关话题，回顾请参考https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/16255918.html；今天我们来了解下MSTP相关话题；

　　MSTP技术背景

　　我们知道RSTP在STP的基础上进行了改进，实现了网络拓扑快速收敛；但是由于局域网内所有vlan共享一棵生成树，因此被阻塞后的链路将不承载任何流量，无法实现vlan间流量的负载分担，从而造成带宽浪费；除此以外，部分vlan间通讯也可能出现次优路径；为了弥补STP和RSTP的这些缺陷，IEEE于2002年发布的802.1s标准定义了MSTP；MSTP兼容STP和RSTP，即可以实现快速收敛，又提供了数据转发的多条冗余路径，在数据转发过程中实现了VLAN数据的负载分担；

　　提示：如上所示，在STP和RSTP中如果某条链路被阻塞，那么该链路将不承载任何流量，即交换机B下所有vlan访问server将会绕路；从拓扑来看这很显然不是一个很合理的拓扑；

　　MSTP：Multiple STP，多生成树协议；该协议可实现设置VLAN映射表，将一个或多个VLAN映射到一个多生成树实例上，基于实例计算出多棵生成树，实现实例间负载分担；并且该协议具有RSTP快速收敛兼容STP和RSTP；

　　提示：有了MSTP我们就可以将不同VLAN映射到不同实例上，根据实例来算生成树；这样一来我们可以实现实例和实例的负载均衡；简单讲，就是从原来的一颗生成树，变成多棵生成树；当然不同生成树，树根不同，对应通信流量转发路径也就不同，从而利用了被阻塞链路，实现流量的负载分担；

　　提示：如图，两个5700交换机，根据不同实例映射不同的vlan实现了实例1包含vlan2，实例2包含vlan3;同时stp计算也是根据不同实例的映射，分别算出两棵生成树，对于实例1来说，5700-a是根桥，5700-b是备份根桥；对于实例2来说5700-b是根桥，5700-a是备份根桥；所以在3700上，对于不同vlan，它们阻塞的端口不同，当然数据转发路径也就不同；

　　MSTP术语

　　MST实例：Instance，实例，由MSTID标志，两字节的整数（16位2进制，即实例理论范围是0-65535）；不同型号交换机，性能配置高低可能影响支持创建实例的数量；比如华为vrp平台支持49个mst 实例（0-48），而有的真机支持4095个（0-4094）实例；一般来说性能越好，对应支持创建实例数量也就越多；默认rstp是把所有vlan映射到mst instance 0上；

　　MST区域：Region，所谓区域是指一组相邻的交换机组成的一个区域；对于同一个区域内地设备具有如下特点：

　　1、都启用了MSTP；

　　2、具有相同的区域名称；

　　3、具有相同实例的映射；

　　4、具有相同的修订级别（版本）；

　　MST配置标识：MST Configuration Identifier，标识自己所在的区域，被封装在交换机相互发送的BPDU中，如下图

　　提示：MST配置标识，占1字节，默认是0；同一个区域的所有交换机必须满足区域名称要相同，修订级别要一样，实例映射要一致；

　　MST各种树

　　IST：内部生成树（Internal Spanning Tree），MST 域内实例0上的生成树；

　　CST：公共生成树（Common Spanning Tree），连接所有MST域的一颗生成树，即把每个区域当作一个设备所形成的生成树；

　　CIST：公共和内部生成树，连接所有设备的一颗生成树，由IST和CST共同构成；

　　MSTI：多生成树实例，每个域内可以存在多棵生成树，每棵生成树和相应的VLAN对应；

　　总根：CIST实例桥ID最优的桥，即公共和内部生成树组成的总生成树的根桥；

　　域根：MST域内各棵生成树的拓扑不同，域根也可能不同；

　　MSTI和MSTI域根

　　提示：一个区域里可有多棵生成树，即一个实例对应一棵生成树；上图表示区域3里有3棵生成树，除了IST实例0以外，其中实例3的域根是swb(红色虚线)，实例5的域根是swc(蓝色虚线)；这意味着不同实例通信数据转发路径的不同；

　　MSTP计算方法

　　提示：CST/IST的计算和RSTP类似；MSTI的计算仅限于区域内，MSTI计算参数包含在IST BPDU中，和IST计算同步完成；这里需要注意的是只有CIST的配置信息会发往其他区域，各MSTI配置信息只在该区域内传播；

　　CST计算结果

　　提示：从上图可以看到通过各个区域发送的CIST配置信息，从而计算出一颗CST生成树，并阻塞对应链路来防止环路；

　　IST计算结果

　　提示：IST就是实例0所形成的生成树，所以该生成树是各区域内部的MSTI信息计算出各个区域内的一个棵树，上图黑色实线就是IST；

　　MSTP计算结果分析

　　提示：如上图所示，hostB和hostA通信，hostB在区域4里，属于vlan2；首先在区域4里查看是否有vlan2的实例映射，如果有，就按照对应实例的生成树线路转发数据；如果没有，就走IST线路；可以看到区域4里并没有VLAN2的实例映射，所以数据转发路径走IST，然后从IST的根桥转发给其他区域；但数据到达区域3时，还是同样的方式，查看对应区域3是否有vlan2的实例映射，如果有，就走对应实例MSTI生成树对应路径，如果没有就走IST；可以看到区域3也没有VLAN的映射，所以通信路径还是会沿着IST的路径从IST的根桥发送出去；但数据来到区域1时也是先看有没有对应实例的映射，如果有就走对应实例MSTI对应的路径，如果没有就走IST；可以看到区域1里有vlan2的映射，所以在区域1里对应数据会沿着红色虚线进行转发，到达对应msit的根桥，然后发送给下一个区域；同理区域2里也有vlan2的实例，所以数据会沿着红色虚线进行转发，最后到达hostA；当然最开始会看CIST，判断出对应那条链路阻塞；然后在根据各个区域里的实例映射关系，来转发数据；

　　STP、RSTP和MSTP兼容性

　　提示：三种工作模式总的原则就是向下兼容，MSTP兼容RSTP，RSTP兼容STP；如果MSTP交换机的端口上曾经连接有STP或RSTP交换机，则对应端口会被迁移到STP或RSTP兼容工作模式；如果STP/RSTP交换机被关机，该端口无法自动迁移到MSTP模式工作，此时如果在端口上执行mcheck操作，则该端口会重新迁移到MSTP模式下工作；

　　STP各版本对比