MSTP理论01-背景及概念

Posted 2021-01-31

MSTP理论01-背景及概念

MSTP出现背景：
1）、STP：收敛慢，只有一颗树，无法做VLAN间数据流量的负载均衡，带宽浪费。
2）、RSTP：收敛快，只有一颗树，无法做VLAN间数据流量的负载均衡，带宽浪费。
3）、MSTP：收敛快，可以有多颗树，能做不通VLAN的选路，能做流量的负载均衡，带宽利用率高。

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。通过 MSTP 把一个交换网络划分成多个域，每个域内形成多棵生成树，生成树之间彼此独立。每棵生成树叫做一个多生成树实例 MSTI（Multiple Spanning Tree Instance），每个域叫做一个 MST域（MST Region： Multiple Spanning Tree Region）。

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MSTP 基本概念：
1、 MSTP 的网络层次
MSTP 网络中包含 1 个或多个 MST 域（MST Region），每个 MST Region 中包含一个或多个 MSTI。组成 MSTI 的是运行 STP/RSTP/MSTP 的交换设备， MSTI 是所有运行STP/RSTP/MSTP 的交换设备经 MSTP 协议计算后形成的树状网络。

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2、 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。同一个 MST 域的设备具有下列特点：
1）、都启动了 MSTP；
2）、具有相同的域名；
3）、具有相同的 VLAN 到生成树实例映射配置；
4）、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。

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3、 域根；
1）、域根（Regional Root）分为 IST（Internal Spanning Tree）域根和 MSTI 域根。
2）、IST 生成树中距离总根（CIST Root）最近的交换设备是 IST 域根。
3）、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；域中不同的 MSTI 有各自的域根。
4）、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。

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4、主桥
主桥（Master Bridge）也就是 IST Master，它是域内距离总根最近的交换设备，如果总根在 MST 域中，则总根为该域的主桥。

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5、总根
总根是 CIST（Common and Internal Spanning Tree）的根桥。
1）、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。
2）、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。
3）、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，所有 MST 域的 IST 加上 CST 就构成一棵完整的生成树，即 CIST。
4）、SST：构成单生成树 SST（Single Spanning Tree）有两种情况：a、运行 STP 或 RSTP 的交换设备只能属于一个生成树；b、MST 域中只有一个交换设备，这个交换设备构成单生成树。

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6、端口角色
1）、根端口：在非根桥上，离根桥最近的端口是本交换设备的根端口，根交换设备没有根端口，根端口负责向树根方向转发数据。
2）、指定端口：对一台交换设备而言，它的指定端口是向下游交换设备转发 BPDU 报文的端口。
3）、Alternate 端口：a、从配置 BPDU 报文发送角度来看， Alternate 端口就是由于学习到其它网桥发送的配置 BPDU 报文而阻塞的端口。 b、从用户流量角度来看，Alternate 端口提供了从指定桥到根的另一条可切换路径，作为根端口的备份端口。
4）、Backup 端口：a、从配置 BPDU 报文发送角度来看， Backup 端口就是由于学习到自己发送的配置BPDU 报文而阻塞的端口。 b、从用户流量角度来看， Backup 端口作为指定端口的备份，提供了另外一条从根节点到叶节点的备份通道。
5）、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，它是交换设备上连接 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 CIST 上的角色是 Root Port，在其它各实例上的角色都是 Master 端口。
6）、域边缘端口：域边缘端口是指位于 MST 域的边缘并连接其它 MST 域或 SST 的端口。 进行 MSTP 计算时，域边缘端口在 MSTI 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（域和总根相连的所有路径中最短路径上的端口），则它在域内所有 MSTI 上的角色也是 Master 端口。
7）、边缘端口：如果指定端口位于整个域的边缘，不再与任何交换设备连接，这种端口叫做边缘端口。边缘端口一般与用户终端设备直接连接。

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7、MSTP 的端口状态
MSTP 定义的端口状态与 RSTP 协议中定义相同。
1）、discarding：不转发流量，不学习MAC地址；
2）、learning：不转发流量，学习MAC地址；（过度状态）
3）、forwarding：转发流量，学习MAC地址。