MSTP-多实例生成树

RSTP与STP的缺点

同一局域网内所有的vlan共享一个生成树，无法在vlan间实现数据流量的负载均衡；

链路利用率低，被阻塞的冗余链路不承载任何流量，造成了带宽的浪费，还可能造成部分vlan报文无法转发。

MSTP：MSTP兼容STP和RSTP，既可以快速收敛，又能使不同VLAN的流量沿各自的路径转发，

从而为冗余链路提供了更好的负载分担机制。基于实例计算出多颗生成树，实例间实现负载分担。

MSTP的功能：

• 防止二层环路

• 链路冗余备份

• 生成树快速收敛

• 不同vlan间负载分担（MSTP独有的功能）

        所谓“实例”就是多个VLAN的一个集合。使用的时候可以把多个相同业务的VLAN映射到某一个实例中。MSTP拓扑计算以实例为维度，各个实例独立破环。通过VLAN和实例的映射，可以实现在这些实例上实现负载均衡。缺省情况下，所有的VLAN都映射到实例0上。除实例0外的其他实例叫做多生成树实例。

        所谓“域”，由域名、修订级别、VLAN与实例的映射关系(mapping of VIDs to spanning trees)组成。每个域内所有交换机都要有相同的MST域配置，也就是说多台交换机域中的三个配置完全相同时，才属于同一个域。缺省情况下，域名就是交换机的桥MAC地址，修订级别等于0，所有的VLAN都映射到实例0上。

        

      总根是一个全局概念，对于所有互连的运行STP/RSTP/MSTP的交换机只能有一个总根，也即是实例0的根。如下图所示，A0的CIST Root就是总根。

     域根是一个局部概念，是相对于某个域的某个实例而言的。也就是说每个域内的每个实例都有一个域根，所以每个域所包含的域根数目与实例个数相关。

MSTP端口角色

      MSTP端口角色相比RSTP中多一个主端口（master port ）和  域边缘端口，根端口、指定端口、Alternate 端口、Backup端口和边缘端口这五种主要端口角色的作用与RSTP协议中对应的端口角色定义完全相同。与RSTP相同，在MSTP中除了边缘端口外，其他端口都参与MSTP的计算过程，同一端口在不同生成树中担任不同角色

Master端口

       Master端口是MST域和总根相连的所有路径中最短路径上的端口，它是交换机上连接MST域到总根的端口。Master端口是域中的报文去往总根的必经之路。Master端口是特殊域边缘端口，Master 端口在CST/CIST上的角色是根端口，在其他各实例上的角色都是Master。

域边缘端口

       域边缘端口是指位于MST域的边缘并连接其他MST域或SST的端口。进行MSTP计算时，域边缘端口在MSTI(实例)上的角色和CIST实例的角色保持一致。即如果边缘端口在CIST实例上的角色是Master端口（连接域到总根的端口），则它在域内所有MSTI上的角色也是Master端口。

MSTP生成树分为4种：

• CIST（Common Internal Spanning Tree），即公共与内部生成树。CIST由CST和IST组成。

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

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

• SST（Single Spanning Tree，构成单生成树）运行STP或RSTP的交换设备只能属于一个生成树或者MST域中只有一个交换设备，这个交换设备构成单生成树。

MSTP 拓扑计算原理

      MSTP将整个层网络划分为多个MST域，把每个域视为一个节点。各个MST域之间按照STP或者RSTP协议算法进行计算并生成CST（是单生成树）；在一个MST域内则是通过MSTP协议算法计算生成若干个MSTI（是多生成树），其中实例0被称为IST。MSTP使用MST BPDU（Multiple Spanning Tree Bridge Protocol Data Unit，多生成树桥协议数据单元）作为生成树计算的依据，MST BPDU报文用来计算生成树的拓扑、维护网络拓扑以及传达拓扑变化记录。

      CIST生成树的计算中，通过7个维度的比较，最终把环形组网裁剪为树形组网。7个维度是{ 根交换设备ID，外部路径开销，域根ID，内部路径开销，指定交换设备ID，指定端口ID，接收端口ID }。

      MSTI生成树计算中，通过5个维度的比较，最终把环形组网裁剪为树形组网。5个维度是{ 域根ID，内部路径开销，指定交换设备ID，指定端口ID，接收端口ID }。

 

CIST生成树计算过程，可以分为3步

• 网络中的设备发送接收BPDU报文，在经过比较配置消息后，在整个网络中选择一个优先级最高的交换机作为CIST的树根。

• 在每个MST域内MSTP通过计算生成IST

• MSTP将每个MST域作为单台交换机对待，通过计算在MST域间生成CST

MSTP域

同一MSTP域设备的特点

• 都启动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，默认为0

注：mstp默认实例为0。没有映射到其他实例的vlan默认都会映射到实例0。如果没有认为修改实例的根节点，所有实例的生成树都一样，无法实现vlan间负载分担。交换机只有处于同一个MSTP域中，才能体现MSTP负载分担的优势

不同的域之间相互独立

• 如果出现不同的域，会出现一个新的端口角色-master端口

 

总结：mstp有两种树，一种是连接不同mst域的树，一个是mst域内不同实例的生成树。