HCNP Routing&Switching之MSTP

2022 年 5 月 14 日
筆記
CIST, CST, HCNP Routing&Switching, MSTI, MSTP, MSTP技術背景, MST區域, MST實例, STP、RSTP和MSTP兼容性, STP各版本對比

　　前文我們了解了RSTP保護相關話題，回顧請參考//www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/16255918.html；今天我們來了解下MSTP相關話題；

　　MSTP技術背景

　　我們知道RSTP在STP的基礎上進行了改進，實現了網路拓撲快速收斂；但是由於區域網內所有vlan共享一棵生成樹，因此被阻塞後的鏈路將不承載任何流量，無法實現vlan間流量的負載分擔，從而造成頻寬浪費；除此以外，部分vlan間通訊也可能出現次優路徑；為了彌補STP和RSTP的這些缺陷，IEEE於2002年發布的802.1s標準定義了MSTP；MSTP兼容STP和RSTP，即可以實現快速收斂，又提供了數據轉發的多條冗餘路徑，在數據轉發過程中實現了VLAN數據的負載分擔；

　　提示：如上所示，在STP和RSTP中如果某條鏈路被阻塞，那麼該鏈路將不承載任何流量，即交換機B下所有vlan訪問server將會繞路；從拓撲來看這很顯然不是一個很合理的拓撲；

　　MSTP：Multiple STP，多生成樹協議；該協議可實現設置VLAN映射表，將一個或多個VLAN映射到一個多生成樹實例上，基於實例計算出多棵生成樹，實現實例間負載分擔；並且該協議具有RSTP快速收斂兼容STP和RSTP；

　　提示：有了MSTP我們就可以將不同VLAN映射到不同實例上，根據實例來算生成樹；這樣一來我們可以實現實例和實例的負載均衡；簡單講，就是從原來的一顆生成樹，變成多棵生成樹；當然不同生成樹，樹根不同，對應通訊流量轉發路徑也就不同，從而利用了被阻塞鏈路，實現流量的負載分擔；

　　提示：如圖，兩個5700交換機，根據不同實例映射不同的vlan實現了實例1包含vlan2，實例2包含vlan3;同時stp計算也是根據不同實例的映射，分別算出兩棵生成樹，對於實例1來說，5700-a是根橋，5700-b是備份根橋；對於實例2來說5700-b是根橋，5700-a是備份根橋；所以在3700上，對於不同vlan，它們阻塞的埠不同，當然數據轉發路徑也就不同；

　　MSTP術語

　　MST實例：Instance，實例，由MSTID標誌，兩位元組的整數（16位2進位，即實例理論範圍是0-65535）；不同型號交換機，性能配置高低可能影響支援創建實例的數量；比如華為vrp平台支援49個mst 實例（0-48），而有的真機支援4095個（0-4094）實例；一般來說性能越好，對應支援創建實例數量也就越多；默認rstp是把所有vlan映射到mst instance 0上；

　　MST區域：Region，所謂區域是指一組相鄰的交換機組成的一個區域；對於同一個區域內地設備具有如下特點：

　　1、都啟用了MSTP；

　　2、具有相同的區域名稱；

　　3、具有相同實例的映射；

　　4、具有相同的修訂級別（版本）；

　　MST配置標識：MST Configuration Identifier，標識自己所在的區域，被封裝在交換機相互發送的BPDU中，如下圖

　　提示：MST配置標識，佔1位元組，默認是0；同一個區域的所有交換機必須滿足區域名稱要相同，修訂級別要一樣，實例映射要一致；

　　MST各種樹

　　IST：內部生成樹（Internal Spanning Tree），MST 域內實例0上的生成樹；

　　CST：公共生成樹（Common Spanning Tree），連接所有MST域的一顆生成樹，即把每個區域當作一個設備所形成的生成樹；

　　CIST：公共和內部生成樹，連接所有設備的一顆生成樹，由IST和CST共同構成；

　　MSTI：多生成樹實例，每個域內可以存在多棵生成樹，每棵生成樹和相應的VLAN對應；

　　總根：CIST實例橋ID最優的橋，即公共和內部生成樹組成的總生成樹的根橋；

　　域根：MST域內各棵生成樹的拓撲不同，域根也可能不同；

　　MSTI和MSTI域根

　　提示：一個區域里可有多棵生成樹，即一個實例對應一棵生成樹；上圖表示區域3里有3棵生成樹，除了IST實例0以外，其中實例3的域根是swb(紅色虛線)，實例5的域根是swc(藍色虛線)；這意味著不同實例通訊數據轉發路徑的不同；

　　MSTP計算方法

　　提示：CST/IST的計算和RSTP類似；MSTI的計算僅限於區域內，MSTI計算參數包含在IST BPDU中，和IST計算同步完成；這裡需要注意的是只有CIST的配置資訊會發往其他區域，各MSTI配置資訊只在該區域內傳播；

　　CST計算結果

　　提示：從上圖可以看到通過各個區域發送的CIST配置資訊，從而計算出一顆CST生成樹，並阻塞對應鏈路來防止環路；

　　IST計算結果

　　提示：IST就是實例0所形成的生成樹，所以該生成樹是各區域內部的MSTI資訊計算出各個區域內的一個棵樹，上圖黑色實線就是IST；

　　MSTP計算結果分析

　　提示：如上圖所示，hostB和hostA通訊，hostB在區域4里，屬於vlan2；首先在區域4里查看是否有vlan2的實例映射，如果有，就按照對應實例的生成樹線路轉發數據；如果沒有，就走IST線路；可以看到區域4里並沒有VLAN2的實例映射，所以數據轉發路徑走IST，然後從IST的根橋轉發給其他區域；但數據到達區域3時，還是同樣的方式，查看對應區域3是否有vlan2的實例映射，如果有，就走對應實例MSTI生成樹對應路徑，如果沒有就走IST；可以看到區域3也沒有VLAN的映射，所以通訊路徑還是會沿著IST的路徑從IST的根橋發送出去；但數據來到區域1時也是先看有沒有對應實例的映射，如果有就走對應實例MSTI對應的路徑，如果沒有就走IST；可以看到區域1里有vlan2的映射，所以在區域1里對應數據會沿著紅色虛線進行轉發，到達對應msit的根橋，然後發送給下一個區域；同理區域2里也有vlan2的實例，所以數據會沿著紅色虛線進行轉發，最後到達hostA；當然最開始會看CIST，判斷出對應那條鏈路阻塞；然後在根據各個區域里的實例映射關係，來轉發數據；

　　STP、RSTP和MSTP兼容性

　　提示：三種工作模式總的原則就是向下兼容，MSTP兼容RSTP，RSTP兼容STP；如果MSTP交換機的埠上曾經連接有STP或RSTP交換機，則對應埠會被遷移到STP或RSTP兼容工作模式；如果STP/RSTP交換機被關機，該埠無法自動遷移到MSTP模式工作，此時如果在埠上執行mcheck操作，則該埠會重新遷移到MSTP模式下工作；

　　STP各版本對比