多生成树协议MSTP配置指南详解

小乔 · 发表于 2021-9-1 14:52:16

MSTP简介
介绍MSTP的定义和目的。

定义
以太网交换网络中为了进行链路备份，提高网络可靠性，通常会使用冗余链路。但是使用冗余链路会在交换网络上产生环路，引发广播风暴以及MAC地址表不稳定等故障现象，从而导致用户通信质量较差，甚至通信中断。为解决交换网络中的环路问题，提出了生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）。

与众多协议的发展过程一样，生成树协议也是随着网络的发展而不断更新的，从最初的IEEE 802.1D中定义的STP到IEEE 802.1w中定义的快速生成树协议RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol），再到最新的IEEE 802.1s中定义的多生成树协议MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）。

生成树协议中，MSTP兼容RSTP、STP，RSTP兼容STP。三种生成树协议的比较如表11-1所示。

表11-1 三种生成树协议的比较
生成树协议

特点

应用场景

STP

形成一棵无环路的树，解决广播风暴并实现冗余备份。

收敛速度较慢。
无需区分用户或业务流量，所有VLAN共享一棵生成树。

RSTP

形成一棵无环路的树，解决广播风暴并实现冗余备份。
收敛速度快。
MSTP

形成多棵无环路的树，解决广播风暴并实现冗余备份。
收敛速度快。
多棵生成树在VLAN间实现负载均衡，不同VLAN的流量按照不同的路径转发。
需要区分用户或业务流量，并实现负载分担。不同的VLAN通过不同的生成树转发流量，每棵生成树之间相互独立。

目的
在以太网交换网中部署生成树协议后，如果网络中出现环路，生成树协议通过拓扑计算，可实现：

消除环路：通过阻塞冗余链路消除网络中可能存在的网络通信环路。
链路备份：当前活动的路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。
MSTP出现的背景

RSTP在STP基础上进行了改进，实现了网络拓扑快速收敛。但RSTP和STP还存在同一个缺陷：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。

图11-1 STP/RSTP的缺陷示意图

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如图11-1所示网络中，在局域网内应用STP或RSTP，生成树结构在图中用虚线表示，S6为根交换设备。S2和S5之间、S1和S4之间的链路被阻塞，除了图中标注了“VLAN2”或“VLAN3”的链路允许对应的VLAN报文通过外，其它链路均不允许VLAN2、VLAN3的报文通过。

HostA和HostB同属于VLAN2，由于S2和S5之间的链路被阻塞，S3和S6之间的链路又不允许VLAN2的报文通过，因此HostA和HostB之间无法互相通讯。

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。

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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说明：

所谓实例就是多个VLAN的一个集合。通过将多个VLAN捆绑到一个实例，可以节省通信开销和资源占用率。MSTP各个实例拓扑的计算相互独立，在这些实例上可以实现负载均衡。可以把多个相同拓扑结构的VLAN映射到一个实例里，这些VLAN在端口上的转发状态取决于端口在对应MSTP实例的状态。

图11-2 MST域内的多棵生成树示意图

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如图11-2所示，MSTP通过设置VLAN映射表（即VLAN和MSTI的对应关系表），把VLAN和MSTI联系起来。每个VLAN只能对应一个MSTI，即同一VLAN的数据只能在一个MSTI中传输，而一个MSTI可能对应多个VLAN。

经计算，最终生成两棵生成树：

MSTI1以S4为根交换设备，转发VLAN2的报文。
MSTI2以S6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。

f1662 · 发表于 2021-9-9 22:27:10

f1662 · 发表于 2021-9-9 22:27:17

f1662 · 发表于 2021-9-9 22:27:46

f1662 · 发表于 2021-9-9 22:28:30

xephang · 发表于 2021-9-27 15:48:39

谢谢分享

mjt314 · 发表于 2021-9-27 15:57:02

感谢分享

na440221sh · 发表于 2021-9-28 11:20:48

谢谢大佬分享学习资料。我会好好分析

change1abc · 发表于 2021-9-28 14:27:59

看看。

zhou001sheng · 发表于 2021-10-10 00:44:28

谢谢大佬分享学习资料。我会好好分析

娇娇思密达 · 发表于 2021-10-10 09:35:39

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娇娇思密达 · 发表于 2021-10-10 09:36:08

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娇娇思密达 · 发表于 2021-10-10 09:36:13

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娇娇思密达 · 发表于 2021-10-10 09:36:20

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chanrun · 发表于 2021-10-30 20:44:06

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