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前言
- RSTP在STP基础上进行了改进，实现了网络拓扑快速收敛。但由于 局域网内所有的VLAN共享一棵生成树，因此被阻塞后链路将不存在任何流量，无法在VLAN间实现数据流量的负载均衡，从而造成带宽浪费；
- 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，又提供了数据转发到达多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。
STP、RSTP面临的问题
- Trunk链路上实际运行着多个VLAN
- 所有VLAN共用一棵生成树
- 无法实现不同VLAN在多条Trunk链路上的负载分担
MSTP 多生成树协议
Multiple STP
- 设置VLAN映射表，将 一个或多个VLAN映射到一个多生成树实例（Instance）上；
- 基于实例计算出多棵生成树，实例间实现负载分担；
- 具有RSTP快速收敛的特性且兼容STP和RSTP。
MSTP基本概念
术语及特点
术语 | 特点 |
MST实例 Instance |
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MST区域 Region |
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MST配置标识 MST Configuration Identifier |
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MSTP各种树
名称 | 备注 |
IST | 内部生成树 Internal Spanning Tree MST域内实例0上的生成树 默认为0 |
CST | 公共生成树 Common Spanning Tree 连接所有与MST域的一棵生成树 |
| CIST | 公共和内部生成树 连接所有设备的一棵生成树，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，每棵生成树和对应的VLAN对应 |
| 总根 | CIST实例中桥ID最优的桥 |
域根 | MST域内的IST和每个MSTI的根桥都一个域根 MST域内各棵生成树的拓扑不同，域根也可能不同 |
CST、IST、CIST、总根和域根
MSTP计算方法
- 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的计算同步完成
公共生成树计算
可以把每个单独的区域看做一个交换机，计算阻塞链路
内部生成树（IST）计算
即计算每个区域内，默认（实例号为0）的生成树
实例生成树（MSTI）计算
转发过程
MSTP计算结果及分析
如图：两台VLAN2的主机需要进行通信
- 在区域4中，由于没有VLAN 2的实例，就表示是在默认的IST中，那么数据会转发给区域内的根桥；
- 区域内的根桥转发到区域3的设备，区域3也没有VLAN 2的实例，同样，数据转发给区域3的根桥
- 区域3根桥再转发到区域1中，此时发现有VLAN 2的实例，就会将数据转发给在区域1中有VLAN2实例的设备
- 该设备会转发到区域2的设备，再找到内部的根桥，最后到达指定设备
MSTP配置命令
命令 | 备注 |
stp region-configuration | 进入MSTP域配置模式 |
region-name wakin | 配置MSTP域名 默认为交换机的MAC地址 |
revision-level 1 | 配置MSTP修订级别 0~65535 ，默认为0 |
instance 1 vlan 10 | 配置实例与VLAN的映射 默认所有VLAN映射到Instance 0 |
| active region-configuration | 激活MSTP域的配置 |
| stp instance 1 priority 4096 | 配置MSTP实例优先级 |
display stp region-configuration | 验证MSTP配置 |
STP、RSTP、MSTP的兼容性
工作模式 | 描述 |
STP | 只能和STP交换机交互，只能在端口上收发配置BPDU |
RSTP | 运行RSTP，如果检测到端口相邻的交换机运行在STP模式下，则运行STP |
MSTP | 运行MSTP，如果检测到端口相邻的交换机运行在RSTP模式下，则运行RSTP，如果检测到端口相邻的交换机运行在STP模式，则运行STP |
- 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/RSTP交换机，则改端口被迁移到STP/RSTP兼容工作模式
- 如果STP/RSTP交换机被关机时移走，该端口无法自动迁移到MSTP模式下工作，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
协议名称 | 标准 | 特点 | 应用场景 |
STP | 80.1D | 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 | 802.1W | 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 | 802.1S | 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 | 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 |
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