華三經(jīng)典資料華三經(jīng)典資料生成樹MSTP課件

MSTP基本原理021932005/01/20MSTP基本原理02193培訓(xùn)目標(biāo)了解STP系列協(xié)議的產(chǎn)生背景了解STP/RSTP/MSTP的基本概念了解STP/RSTP/MSTP的基本原理描述簡單的STP/RSTP/MSTP收斂行為了解MSTP多進(jìn)程和STPoverPWPage2培訓(xùn)目標(biāo)了解STP系列協(xié)議的產(chǎn)生背景Page2議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage3議題STP出現(xiàn)的背景Page3STP出現(xiàn)的背景在如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，會產(chǎn)生如下的兩種情況：?廣播環(huán)路（BroadcastLoop）：廣播會被無休止的轉(zhuǎn)發(fā)。MAC地址表震蕩（BridgeTableFlapping）：即使是單播，也有可能導(dǎo)致異常。Page4STP出現(xiàn)的背景在如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，會產(chǎn)生如下的兩種情況：議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage5議題STP出現(xiàn)的背景Page5STP的基本概念STP針對前面所述的環(huán)路情況產(chǎn)生

IEEEstd802.1D標(biāo)準(zhǔn)中描述了STP協(xié)議STP的基本思想STP可以在保持物理連接成環(huán)的情況下有效的消除網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路。Page6STP的基本概念STP針對前面所述的環(huán)路情況產(chǎn)生PageSTP的基本概念STP通過阻塞適當(dāng)?shù)亩丝趤肀苊猸h(huán)路如圖2中，在使能了STP后，SW3的B端口不再轉(zhuǎn)發(fā)流量，從而達(dá)到修剪冗余鏈路的目的一些概念：根橋/指定橋指定端口根端口橋ID根路徑開銷端口ID圖2Page7STP的基本概念STP通過阻塞適當(dāng)?shù)亩丝趤肀苊猸h(huán)路一些概念STP的基本概念一個根橋?qū)τ谝粋€STP網(wǎng)絡(luò)，根橋有且只有一個。它是整個網(wǎng)絡(luò)的邏輯中心，但不一定是物理中心。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓鶚蚩赡芨淖?。STP交換機(jī)之間通過比較BID（橋ID）來選舉根橋。橋ID由優(yōu)先級和網(wǎng)橋MAC地址組成，如：32768.0018-8222-ce1f。小者優(yōu)先，擁有最小BID的交換機(jī)被選舉為根橋。Page8STP的基本概念一個根橋Page8STP的基本概念兩種度量生成樹的生成計(jì)算有兩大基本度量依據(jù)：ID和路徑開銷（PC，PathCost）。ID又分為兩種：BID（橋ID）和PID（端口ID）。橋ID（BridgeID，BID）為每臺交換機(jī)在STP網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識，在選舉根橋的時候使用。端口ID（PortID，PID）為每個端口在STP交換機(jī)上的標(biāo)識路徑開銷為端口量，描述了端口連接網(wǎng)絡(luò)的“優(yōu)劣”。此外，從根橋出發(fā)，在經(jīng)過不同的STP交換機(jī)累加路徑開銷得到“根路徑開銷”。根路徑開銷反映了某端口到根橋的“遠(yuǎn)近”。累計(jì)路徑開銷在入口處增加Page9STP的基本概念兩種度量Page9STP的基本概念三要素的選舉從一個初始的有環(huán)拓?fù)渖蓸錉钔負(fù)洌傮w來說有三個要素：根橋、根端口和指定端口。根橋是全網(wǎng)意義上的。通過交換特殊的協(xié)議報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)中很快就會對最小的BID達(dá)成一致。所謂根端口，是指一個非根橋的STP交換機(jī)上離根橋最近的端口，這個端口的選擇標(biāo)準(zhǔn)是根路徑開銷。Page10STP的基本概念三要素的選舉Page10STP的基本概念三要素的選舉–關(guān)于指定端口在每一個運(yùn)行STP交換機(jī)上（根橋除外），端口都有三類：根端口、指定端口、非根非指定端口；根橋上沒有根端口。指定端口的概念是針對于某網(wǎng)段（Segment）的，是流量從根橋方向來而從這個端口轉(zhuǎn)發(fā)“出去”。Page11STP的基本概念三要素的選舉–關(guān)于指定端口Page11STP的基本概念四條比較原則STP選舉有4個比較原則，構(gòu)成消息優(yōu)先級向量：{根橋ID，累計(jì)根路徑開銷，發(fā)送交換機(jī)BID，發(fā)送端口PID}STP交換機(jī)協(xié)議采用特殊的協(xié)議報(bào)文（又稱協(xié)議數(shù)據(jù)單元，BridgeProtocolDataUnit）來交互信息，這種特殊的消息稱為“配置消息（ConfigurationMessage）”或者一般簡稱之BPDU。消息優(yōu)先級向量就是攜帶在配置BPDU中的。Page12STP的基本概念四條比較原則Page12STP的基本概念最低BID。用來選根橋。最小的累計(jì)根路徑開銷。用來在非根橋上選擇根端口，在根橋上每個端口到根橋的根路徑開銷都是0。圖4Page13STP的基本概念最低BID。用來選根橋。圖4Page13STP的基本概念最小發(fā)送者BID。當(dāng)一臺STP交換機(jī)要在兩個以上根路徑開銷相等的端口之中選擇出根端口的時候，會選擇接收到的配置消息中發(fā)送者BID較小的那個端口。最小PID。用于在根路徑開銷相同的情況下，適當(dāng)去阻塞某些端口。Page14STP的基本概念最小發(fā)送者BID。當(dāng)一臺STP交換機(jī)要在兩個STP的基本概念STP交換機(jī)端口的五種狀態(tài)Forwarding 在這種狀態(tài)下，端口轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量的狀態(tài)，只有根端口或指定端口才有這種狀態(tài)。 Learning這是一種過渡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，交換機(jī)會根據(jù)收到的用戶流量（但仍然不轉(zhuǎn)發(fā)流量）構(gòu)建MAC地址表，所以叫做“學(xué)習(xí)”狀態(tài)。Listening這是一種過渡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，上述的三步選擇（根橋、根端口、指定端口）就是在該狀態(tài)內(nèi)完成。Blocking在這種狀態(tài)下，端口僅僅接收并處理BPDU，不轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量。STP之所以能夠阻斷環(huán)路，就是依賴于將某些端口置入Blocking狀態(tài)。Disabled或Down，認(rèn)為物理上斷掉Page15STP的基本概念STP交換機(jī)端口的五種狀態(tài)Page15議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage16議題STP出現(xiàn)的背景Page16首先，STP并沒有細(xì)致區(qū)分端口狀態(tài)和端口角色。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的優(yōu)劣往往取決于協(xié)議是否對各種情況加以細(xì)致區(qū)分。其次，STP算法是被動的算法，對網(wǎng)絡(luò)是否已經(jīng)達(dá)到收斂沒有一種反饋機(jī)制。在默認(rèn)配置下，一次拓?fù)渥兓辽傩枰?0秒的收斂時間。再次，STP的算法要求是：在穩(wěn)定拓?fù)淅锔鶚蛑鲃影l(fā)出BPDU而其他交換機(jī)進(jìn)行中繼，這樣的傳動導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)收斂的時間比較長。STP的缺陷Page17STP的缺陷Page17議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage18議題STP出現(xiàn)的背景Page18RSTP對STP的改進(jìn)RSTP：一個更好的STP

RSTP全稱是RapidSpanning-TreeProtocol，快速生成樹協(xié)議。該協(xié)議規(guī)范在IEEE802.1w中有詳細(xì)的描述。該協(xié)議基于STP協(xié)議，但是對原有協(xié)議做了更加細(xì)致的修改和補(bǔ)充。現(xiàn)在RSTP已經(jīng)基本取代了STP在實(shí)際的組網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。Page19RSTP對STP的改進(jìn)RSTP：一個更好的STPPageRSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)端口角色的增補(bǔ)（1）根據(jù)STP的不足，RSTP新增加了端口的角色概念。并且把端口屬性充分的按照狀態(tài)和角色分解，使得可以更加精確的描述端口。增加了Alternate端口和Backup端口。圖9和圖10詮釋了新的端口角色Page20RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page20RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)端口角色的增補(bǔ)（2）-Alternate端口圖9Page21RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)圖9PageRSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)端口角色的增補(bǔ)（3）-Backup端口圖10Page22RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)圖10PageRSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)端口狀態(tài)的劃分RSTP的狀態(tài)規(guī)范把原來的5種狀態(tài)縮減為3種：Forwarding、Learning、Discarding更好的精簡了協(xié)議Page23RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page23RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)BPDU格式的改變一是在Type字段，配置BPDU類型不再是0而是2，另外版本號也換成了2。所以運(yùn)行STP的網(wǎng)橋收到該類BPDU時會丟棄。另外的變化是在Flag字段，把原來保留的中間6位使用起來。這樣改變了的配置BPDU叫做RSTBPDU。Page24RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page24RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)BPDU的處理發(fā)生變化穩(wěn)態(tài)BPDU的發(fā)送方式：靠收到上游BPDU而觸發(fā)發(fā)送BPDU的方式使得STP龐大而笨拙。RSTP穩(wěn)態(tài)后，BPDU由每個交換機(jī)自主按照每個Hello時間進(jìn)行發(fā)送。更短的BPDU超時計(jì)時：如果一個端口連續(xù)三個Hello時間接受不到上游指定橋送來的BPDU，那么該交換機(jī)認(rèn)為與此鄰居之間的鏈路失敗。不等待MaxAge。處理次等BPDU：當(dāng)一個端口收到上游的指定橋發(fā)來的RSTBPDU中的信息，不如自己端口信息的時候，會立即回應(yīng)自己的信息。上游的指定端口馬上接受這個信息，并且更新自己的信息。Page25RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page25RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)快速收斂Proposal/Agreement快速收斂機(jī)制：指定端口-根端口鏈路可以快速進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。根端口快速切換機(jī)制：如果一個交換機(jī)的根端口失效，那么該交換機(jī)立即使自己的一個“最好”的Alternate端口成為根端口，進(jìn)入Forwarding狀態(tài)。邊緣端口的引入Page26RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page26議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage27議題STP出現(xiàn)的背景Page27無法實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)有些VLAN可能會不通（VLAN10）RSTP的缺陷Page28無法實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)RSTP的缺陷Page28議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage29議題STP出現(xiàn)的背景Page29MSTP基本思想

多生成樹協(xié)議（MultipleSpanningTreeProtocol）802.1s幾番修訂，提出了VLAN和生成樹之間的“映射”思想一個或若干個VLAN可以映射到同一棵生成樹，但是每個VLAN只能在一棵生成樹里。一個交換機(jī)可以跑多個生成樹，為了區(qū)分，每一個生成樹叫做一個MSTI（多生成樹實(shí)例）?！坝颉钡母拍钐岢鍪且环N抽象思想，把幾個交換機(jī)和其間的網(wǎng)段抽象成一個節(jié)點(diǎn)。MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page30MSTP基本思想 多生成樹協(xié)議（MultipleSpannMSTP基本概念幾個MSTP的常用概念MSTP 多生成樹協(xié)議MSTI 多生成樹實(shí)例IST 內(nèi)部生成樹CST 公共生成樹CIST 公共和內(nèi)部生成樹MSTRegion MST域SST 單生成樹MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page31MSTP基本概念幾個MSTP的常用概念MSTP協(xié)議基本內(nèi)容PMSTIMSTI：多生成樹實(shí)例（MultipleSpanningTreeInstance）每個實(shí)例對應(yīng)一個或一組VLAN每個VLAN只能對應(yīng)一個實(shí)例（映射）每個交換機(jī)可以運(yùn)行多個實(shí)例沒有配置VLAN與實(shí)例的映射關(guān)系時，所有VLAN映射到實(shí)例0實(shí)例是“MST域”內(nèi)的概念MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page32MSTIMSTI：多生成樹實(shí)例（MultipleSpannIST和CSTIST：內(nèi)部生成樹（InternalSpanningTree）對于每個“域”而言的，保證了每個域的連通性。在域中的ID為0的特殊MSTICST：公共生成樹（CommonSpanningTree）整個網(wǎng)絡(luò)里的一棵“大”的樹結(jié)構(gòu)每個域在CST中只是一個節(jié)點(diǎn)是整個網(wǎng)絡(luò)的宏觀拓?fù)銶STP協(xié)議基本內(nèi)容Page33IST和CSTIST：內(nèi)部生成樹（InternalSpanCIST和SSTCIST：公共和內(nèi)部生成樹（CommonAndInternalSpanningTree）由CST和IST構(gòu)成每個IST可以看作是CIST在每個域中的“樹狀片斷”SST：單生成樹（SingleSpanningTree）運(yùn)行STP/RSTP的交換機(jī)，只能有一個生成樹，叫做SST?；蛘?，某交換機(jī)自己一個域，事實(shí)上也是單生成樹本質(zhì)上，RSTP/STP都可以看作是交換機(jī)獨(dú)自一個域且僅有一個MSTI，這時IST和MSTI的拓?fù)涫侵睾系?。MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page34CIST和SSTCIST：公共和內(nèi)部生成樹（CommonAMST域MCID：用于判斷不同的MST橋是否屬于相同的MST域的標(biāo)簽（51字節(jié)）只有MCID完全相同的一組交換機(jī)才屬于同一個域MCID由四部分組成：FormatSelectorConfigurationNameRevisionLevelConfigurationDigestMSTRegion：多生成樹域使用相同MST配置ID（MCID）的MST交換機(jī)會自動劃分為一個域MCID：多生成樹配置ID，MSTConfigurationIDMSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page35MST域MCID：MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page35Page36Page36新角色和角色改變總根（CommonRoot/CISTRoot）：根據(jù)MSTP算法在橋接網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算出來的唯一的根，即CIST的根?？梢栽谀硞€域中，也可以是SST交換機(jī)。選舉原則還是最低橋ID原則。域根（RegionRoot）：MST域內(nèi)IST和MSTI的根，在域中各實(shí)例有各自的域根?？梢圆皇峭粋€橋。IST域根橋（MasterBridge）：域中在IST上距離總根最近的交換機(jī)即為IST域根。如果總根在MST域中，則總根為IST域根。

MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page37新角色和角色改變總根（CommonRoot/CIST域邊界端口位于MST域邊緣，用以連接不同的MST域或者M(jìn)ST域與SST的端口。Master端口位于整個域到總根的最短路徑上，是連接域到總根的端口，是域中的報(bào)文去往總根的必經(jīng)之路。新角色和角色改變MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page38域邊界端口新角色和角色改變MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page38MSTP基本原則每個實(shí)例上分別計(jì)算各自的生成樹，互不干擾每個實(shí)例的生成樹的算法與RSTP基本相同每個實(shí)例的生成樹可以有不同的根，不同的拓?fù)涿總€實(shí)例各自發(fā)自己的BPDU每個實(shí)例的拓?fù)淇梢匀藶橥ㄟ^配置來確定每個端口在不同實(shí)例上的生成樹參數(shù)可以不同每個端口在不同實(shí)例上的角色、狀態(tài)可能不同MSTP協(xié)議具體行為Page39MSTP基本原則每個實(shí)例上分別計(jì)算各自的生成樹，互不干擾MSMSTP基本原則圖示MSTP協(xié)議具體行為根橋VLAN20根橋根橋根橋VLAN30根橋VLAN10根橋Page40MSTP基本原則圖示MSTP協(xié)議具體行為根橋VLAN20根橋配置消息優(yōu)先級向量（1）在STP/RSTP協(xié)議中：{根橋ID，外部路徑開銷，指定橋BID，發(fā)送端口PID}在MSTP協(xié)議中，CIST的向量表示：{根橋ID，外部路徑開銷，Master橋ID，內(nèi)部路徑開銷， 指定橋BID，發(fā)送端口PID}在MSTP協(xié)議中，MSTI實(shí)例的向量表示：{域根ID，內(nèi)部路徑開銷，指定橋BID，發(fā)送端口PID}MSTP協(xié)議具體行為Page41配置消息優(yōu)先級向量（1）在STP/RSTP協(xié)議中：MSTP協(xié)配置消息優(yōu)先級向量（2）外部路徑開銷(ERPC)：從CIST域根到達(dá)總根的路徑開銷（用來做CST收斂的比較元素）如果總根在域中，那么域內(nèi)的交換機(jī)保存的ERPC都為0。內(nèi)部路徑開銷(IRPC)：本橋到達(dá)域根的路徑開銷指定橋：CIST或MSTI實(shí)例的指定橋是本橋通往域根的最鄰近的上游橋。MSTP協(xié)議具體行為Page42配置消息優(yōu)先級向量（2）外部路徑開銷(ERPC)：MSTP協(xié)每個端口對于每個MSTI，上面提到的優(yōu)先級都可以不同MSTBPDU的目的地址是01-80-c2-00-00-00以下是幾種BPDU的對比BPDU格式變化（1）版本類型名稱00x00配置BPDU（ConfigurationBPDU）00x80TCNBPDU（TopologyChangeNotificationBPDU）20x02RSTBPDU（RapidSpanning-TreeBPDU）30x02MSTBPDU（MultipleSpanning-TreeBPDU）MSTP協(xié)議具體行為Page43每個端口對于每個MSTI，上面提到的優(yōu)先級都可以不同BPDUBPDU格式變化（2）長度偏移字段名20協(xié)議標(biāo)識符12協(xié)議版本表識符13BPDU類型14CIST標(biāo)志字段85CIST根橋BID413CIST外部路徑開銷817CIST指定橋BID225CIST端口標(biāo)識227MessageAge229MaxAge231HelloTime233ForwardDelay長度偏移字段名236Version3長度5138MST配置標(biāo)識489IST內(nèi)部路徑開銷893CIST橋BID1101CIST剩余跳數(shù)Version3LEN102MSTI配置信息MSTP協(xié)議具體行為長度偏移字段名10MSTI標(biāo)志81MSTI域根49MSTI內(nèi)部路徑開銷113MSTI橋優(yōu)先級114MIST端口優(yōu)先級115MSTI剩余跳數(shù)135Version1長度(0)Page44BPDU格式變化（2）長度偏移字段名20協(xié)議標(biāo)識符12協(xié)議版拓?fù)涫諗吭谕粋€MSTI上，拓?fù)涞氖諗渴呛蚏STP基本類似的在CST上，每個域參與整體的拓?fù)涫諗渴且訫asterBridge為代表，根據(jù)其ERPC來計(jì)算的在域的內(nèi)部上，ISTP（InternalSubTreeProtocol）算法（RSTP的改進(jìn)）負(fù)責(zé)計(jì)算IST的拓?fù)洹STP算法可以說是連接CST和MST的紐帶。ISTP采用特殊的BPDU，由MasterBridge產(chǎn)生，攜帶CST信息并且封裝了MSTP?？焖偈諗康臋C(jī)制略有差異：MSTP網(wǎng)橋上游發(fā)起協(xié)商機(jī)制proposal，下游回應(yīng)agreement，然后上游還要再發(fā)個agreement，要三次握手。然后兩個端口才能進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。MSTP協(xié)議具體行為Page45拓?fù)涫諗吭谕粋€MSTI上，拓?fù)涞氖諗渴呛蚏STP基本類似的議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage46議題STP出現(xiàn)的背景Page46STP/RSTPPVST/PVST+MSTPHCAJMSTPMSTP挑戰(zhàn)1：性能問題雖然MSTP可以兼容STP/RSTP設(shè)備，但是當(dāng)STP/RSTP設(shè)備發(fā)生拓?fù)渥兓瘯r，會導(dǎo)致整網(wǎng)刪除MAC操作。挑戰(zhàn)2：兼容性問題

PVST/PVST+無法與STP/RSTP/MSTP共存于一個交換域。挑戰(zhàn)3：可維護(hù)性問題傳統(tǒng)的MSTP，一個交換域中的所有設(shè)備一起參與計(jì)算，隨著設(shè)備的增多，將越來越難以維護(hù)。亮點(diǎn)1：分層計(jì)算，提高性能通過劃分獨(dú)立的MSTP進(jìn)程與STP/RSTP對接，使STP/RSTP設(shè)備的拓?fù)渥兓粫绊懙秸麄€交換域MSTP多進(jìn)程MSTP多進(jìn)程亮點(diǎn)2：提高兼容性，保護(hù)客戶投資通過劃分獨(dú)立的MSTP進(jìn)程與PVST/PVST+對接，使得STP/RSTP/MSTP可以與PVST/PVST+在同一個交換域中共存PVST/PVST+亮點(diǎn)3：可維護(hù)性提升一個MSTP進(jìn)程是一個邏輯上獨(dú)立的單元，各MSTP進(jìn)程在協(xié)議計(jì)算上完全獨(dú)立。新增接入環(huán)只需要新創(chuàng)建一個MSTP進(jìn)程與其對應(yīng)，不會影響原有業(yè)務(wù)流量?？蛻艋贛STP多進(jìn)程可以進(jìn)行平滑擴(kuò)容。STP/RSTPMSTPMSTP多進(jìn)程－－業(yè)界最優(yōu)秀的MSTP解決方案與友商對比Page47STP/RSTPPVST/PVST+MSTPHCAJMSTP議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage48議題STP出現(xiàn)的背景Page48STPoverPW的產(chǎn)生背景:解決之道概念STPoverPW（SpanningTreeProtocoloverPseudoWire），將PW抽象為一種接口類型，使其參與到MSTP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算，達(dá)到破除環(huán)路的要求目的意義解決VPLS跨域網(wǎng)絡(luò)和CE雙歸場景下環(huán)路和重復(fù)流量等問題利用MSTP多實(shí)例和多進(jìn)程特性，提供流量負(fù)載分擔(dān)功能完善城域網(wǎng)解決方案，實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)端到端安全部署Page49STPoverPW的產(chǎn)生背景:解決之道概念STPoveSTPoverPW的優(yōu)化:多實(shí)例共享管理PWPE2PEPE1CE1VPLS網(wǎng)絡(luò)ManagementPWServicePW2ServicePW1MSTPServicePW1ServicePW2ServicePW2管理PW承載管理VSI，用來傳輸BPDU報(bào)文業(yè)務(wù)PW用來傳輸業(yè)務(wù)報(bào)文多個MSTI可以共享一個管理PW管理VSI的PW控制多個業(yè)務(wù)VSI的PW，當(dāng)阻塞管理PW時，也阻塞對應(yīng)業(yè)務(wù)PW，達(dá)到阻塞業(yè)務(wù)流量的要求。利用管理PWPW參與MSTP，會引起PW收斂性能下降:存在較多業(yè)務(wù)VSI時，配置PW參與MSTP計(jì)算會導(dǎo)致運(yùn)行的MSTP任務(wù)太多，系統(tǒng)開銷增大ServicePW1Page50STPoverPW的優(yōu)化:多實(shí)例共享管理PWPE2PEPMSTP基本原理021932005/01/20MSTP基本原理02193培訓(xùn)目標(biāo)了解STP系列協(xié)議的產(chǎn)生背景了解STP/RSTP/MSTP的基本概念了解STP/RSTP/MSTP的基本原理描述簡單的STP/RSTP/MSTP收斂行為了解MSTP多進(jìn)程和STPoverPWPage2培訓(xùn)目標(biāo)了解STP系列協(xié)議的產(chǎn)生背景Page2議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage3議題STP出現(xiàn)的背景Page3STP出現(xiàn)的背景在如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，會產(chǎn)生如下的兩種情況：?廣播環(huán)路（BroadcastLoop）：廣播會被無休止的轉(zhuǎn)發(fā)。MAC地址表震蕩（BridgeTableFlapping）：即使是單播，也有可能導(dǎo)致異常。Page4STP出現(xiàn)的背景在如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，會產(chǎn)生如下的兩種情況：議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage5議題STP出現(xiàn)的背景Page5STP的基本概念STP針對前面所述的環(huán)路情況產(chǎn)生

IEEEstd802.1D標(biāo)準(zhǔn)中描述了STP協(xié)議STP的基本思想STP可以在保持物理連接成環(huán)的情況下有效的消除網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路。Page6STP的基本概念STP針對前面所述的環(huán)路情況產(chǎn)生PageSTP的基本概念STP通過阻塞適當(dāng)?shù)亩丝趤肀苊猸h(huán)路如圖2中，在使能了STP后，SW3的B端口不再轉(zhuǎn)發(fā)流量，從而達(dá)到修剪冗余鏈路的目的一些概念：根橋/指定橋指定端口根端口橋ID根路徑開銷端口ID圖2Page7STP的基本概念STP通過阻塞適當(dāng)?shù)亩丝趤肀苊猸h(huán)路一些概念STP的基本概念一個根橋?qū)τ谝粋€STP網(wǎng)絡(luò)，根橋有且只有一個。它是整個網(wǎng)絡(luò)的邏輯中心，但不一定是物理中心。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?，根橋可能改變。STP交換機(jī)之間通過比較BID（橋ID）來選舉根橋。橋ID由優(yōu)先級和網(wǎng)橋MAC地址組成，如：32768.0018-8222-ce1f。小者優(yōu)先，擁有最小BID的交換機(jī)被選舉為根橋。Page8STP的基本概念一個根橋Page8STP的基本概念兩種度量生成樹的生成計(jì)算有兩大基本度量依據(jù)：ID和路徑開銷（PC，PathCost）。ID又分為兩種：BID（橋ID）和PID（端口ID）。橋ID（BridgeID，BID）為每臺交換機(jī)在STP網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識，在選舉根橋的時候使用。端口ID（PortID，PID）為每個端口在STP交換機(jī)上的標(biāo)識路徑開銷為端口量，描述了端口連接網(wǎng)絡(luò)的“優(yōu)劣”。此外，從根橋出發(fā)，在經(jīng)過不同的STP交換機(jī)累加路徑開銷得到“根路徑開銷”。根路徑開銷反映了某端口到根橋的“遠(yuǎn)近”。累計(jì)路徑開銷在入口處增加Page9STP的基本概念兩種度量Page9STP的基本概念三要素的選舉從一個初始的有環(huán)拓?fù)渖蓸錉钔負(fù)洌傮w來說有三個要素：根橋、根端口和指定端口。根橋是全網(wǎng)意義上的。通過交換特殊的協(xié)議報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)中很快就會對最小的BID達(dá)成一致。所謂根端口，是指一個非根橋的STP交換機(jī)上離根橋最近的端口，這個端口的選擇標(biāo)準(zhǔn)是根路徑開銷。Page10STP的基本概念三要素的選舉Page10STP的基本概念三要素的選舉–關(guān)于指定端口在每一個運(yùn)行STP交換機(jī)上（根橋除外），端口都有三類：根端口、指定端口、非根非指定端口；根橋上沒有根端口。指定端口的概念是針對于某網(wǎng)段（Segment）的，是流量從根橋方向來而從這個端口轉(zhuǎn)發(fā)“出去”。Page11STP的基本概念三要素的選舉–關(guān)于指定端口Page11STP的基本概念四條比較原則STP選舉有4個比較原則，構(gòu)成消息優(yōu)先級向量：{根橋ID，累計(jì)根路徑開銷，發(fā)送交換機(jī)BID，發(fā)送端口PID}STP交換機(jī)協(xié)議采用特殊的協(xié)議報(bào)文（又稱協(xié)議數(shù)據(jù)單元，BridgeProtocolDataUnit）來交互信息，這種特殊的消息稱為“配置消息（ConfigurationMessage）”或者一般簡稱之BPDU。消息優(yōu)先級向量就是攜帶在配置BPDU中的。Page12STP的基本概念四條比較原則Page12STP的基本概念最低BID。用來選根橋。最小的累計(jì)根路徑開銷。用來在非根橋上選擇根端口，在根橋上每個端口到根橋的根路徑開銷都是0。圖4Page13STP的基本概念最低BID。用來選根橋。圖4Page13STP的基本概念最小發(fā)送者BID。當(dāng)一臺STP交換機(jī)要在兩個以上根路徑開銷相等的端口之中選擇出根端口的時候，會選擇接收到的配置消息中發(fā)送者BID較小的那個端口。最小PID。用于在根路徑開銷相同的情況下，適當(dāng)去阻塞某些端口。Page14STP的基本概念最小發(fā)送者BID。當(dāng)一臺STP交換機(jī)要在兩個STP的基本概念STP交換機(jī)端口的五種狀態(tài)Forwarding 在這種狀態(tài)下，端口轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量的狀態(tài)，只有根端口或指定端口才有這種狀態(tài)。 Learning這是一種過渡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，交換機(jī)會根據(jù)收到的用戶流量（但仍然不轉(zhuǎn)發(fā)流量）構(gòu)建MAC地址表，所以叫做“學(xué)習(xí)”狀態(tài)。Listening這是一種過渡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，上述的三步選擇（根橋、根端口、指定端口）就是在該狀態(tài)內(nèi)完成。Blocking在這種狀態(tài)下，端口僅僅接收并處理BPDU，不轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量。STP之所以能夠阻斷環(huán)路，就是依賴于將某些端口置入Blocking狀態(tài)。Disabled或Down，認(rèn)為物理上斷掉Page15STP的基本概念STP交換機(jī)端口的五種狀態(tài)Page15議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage16議題STP出現(xiàn)的背景Page16首先，STP并沒有細(xì)致區(qū)分端口狀態(tài)和端口角色。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的優(yōu)劣往往取決于協(xié)議是否對各種情況加以細(xì)致區(qū)分。其次，STP算法是被動的算法，對網(wǎng)絡(luò)是否已經(jīng)達(dá)到收斂沒有一種反饋機(jī)制。在默認(rèn)配置下，一次拓?fù)渥兓辽傩枰?0秒的收斂時間。再次，STP的算法要求是：在穩(wěn)定拓?fù)淅锔鶚蛑鲃影l(fā)出BPDU而其他交換機(jī)進(jìn)行中繼，這樣的傳動導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)收斂的時間比較長。STP的缺陷Page17STP的缺陷Page17議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage18議題STP出現(xiàn)的背景Page18RSTP對STP的改進(jìn)RSTP：一個更好的STP

RSTP全稱是RapidSpanning-TreeProtocol，快速生成樹協(xié)議。該協(xié)議規(guī)范在IEEE802.1w中有詳細(xì)的描述。該協(xié)議基于STP協(xié)議，但是對原有協(xié)議做了更加細(xì)致的修改和補(bǔ)充。現(xiàn)在RSTP已經(jīng)基本取代了STP在實(shí)際的組網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。Page19RSTP對STP的改進(jìn)RSTP：一個更好的STPPageRSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)端口角色的增補(bǔ)（1）根據(jù)STP的不足，RSTP新增加了端口的角色概念。并且把端口屬性充分的按照狀態(tài)和角色分解，使得可以更加精確的描述端口。增加了Alternate端口和Backup端口。圖9和圖10詮釋了新的端口角色Page20RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page20RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)端口角色的增補(bǔ)（2）-Alternate端口圖9Page21RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)圖9PageRSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)端口角色的增補(bǔ)（3）-Backup端口圖10Page22RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)圖10PageRSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)端口狀態(tài)的劃分RSTP的狀態(tài)規(guī)范把原來的5種狀態(tài)縮減為3種：Forwarding、Learning、Discarding更好的精簡了協(xié)議Page23RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page23RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)BPDU格式的改變一是在Type字段，配置BPDU類型不再是0而是2，另外版本號也換成了2。所以運(yùn)行STP的網(wǎng)橋收到該類BPDU時會丟棄。另外的變化是在Flag字段，把原來保留的中間6位使用起來。這樣改變了的配置BPDU叫做RSTBPDU。Page24RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page24RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)BPDU的處理發(fā)生變化穩(wěn)態(tài)BPDU的發(fā)送方式：靠收到上游BPDU而觸發(fā)發(fā)送BPDU的方式使得STP龐大而笨拙。RSTP穩(wěn)態(tài)后，BPDU由每個交換機(jī)自主按照每個Hello時間進(jìn)行發(fā)送。更短的BPDU超時計(jì)時：如果一個端口連續(xù)三個Hello時間接受不到上游指定橋送來的BPDU，那么該交換機(jī)認(rèn)為與此鄰居之間的鏈路失敗。不等待MaxAge。處理次等BPDU：當(dāng)一個端口收到上游的指定橋發(fā)來的RSTBPDU中的信息，不如自己端口信息的時候，會立即回應(yīng)自己的信息。上游的指定端口馬上接受這個信息，并且更新自己的信息。Page25RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page25RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)快速收斂Proposal/Agreement快速收斂機(jī)制：指定端口-根端口鏈路可以快速進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。根端口快速切換機(jī)制：如果一個交換機(jī)的根端口失效，那么該交換機(jī)立即使自己的一個“最好”的Alternate端口成為根端口，進(jìn)入Forwarding狀態(tài)。邊緣端口的引入Page26RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的對STP的增補(bǔ)Page26議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage27議題STP出現(xiàn)的背景Page27無法實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)有些VLAN可能會不通（VLAN10）RSTP的缺陷Page28無法實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)RSTP的缺陷Page28議題STP出現(xiàn)的背景STP的基本概念STP的缺陷RSTP對STP的改進(jìn)RSTP的缺陷MSTP的基本概念MSTP多進(jìn)程STPoverPWPage29議題STP出現(xiàn)的背景Page29MSTP基本思想

多生成樹協(xié)議（MultipleSpanningTreeProtocol）802.1s幾番修訂，提出了VLAN和生成樹之間的“映射”思想一個或若干個VLAN可以映射到同一棵生成樹，但是每個VLAN只能在一棵生成樹里。一個交換機(jī)可以跑多個生成樹，為了區(qū)分，每一個生成樹叫做一個MSTI（多生成樹實(shí)例）?！坝颉钡母拍钐岢鍪且环N抽象思想，把幾個交換機(jī)和其間的網(wǎng)段抽象成一個節(jié)點(diǎn)。MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page30MSTP基本思想 多生成樹協(xié)議（MultipleSpannMSTP基本概念幾個MSTP的常用概念MSTP 多生成樹協(xié)議MSTI 多生成樹實(shí)例IST 內(nèi)部生成樹CST 公共生成樹CIST 公共和內(nèi)部生成樹MSTRegion MST域SST 單生成樹MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page31MSTP基本概念幾個MSTP的常用概念MSTP協(xié)議基本內(nèi)容PMSTIMSTI：多生成樹實(shí)例（MultipleSpanningTreeInstance）每個實(shí)例對應(yīng)一個或一組VLAN每個VLAN只能對應(yīng)一個實(shí)例（映射）每個交換機(jī)可以運(yùn)行多個實(shí)例沒有配置VLAN與實(shí)例的映射關(guān)系時，所有VLAN映射到實(shí)例0實(shí)例是“MST域”內(nèi)的概念MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page32MSTIMSTI：多生成樹實(shí)例（MultipleSpannIST和CSTIST：內(nèi)部生成樹（InternalSpanningTree）對于每個“域”而言的，保證了每個域的連通性。在域中的ID為0的特殊MSTICST：公共生成樹（CommonSpanningTree）整個網(wǎng)絡(luò)里的一棵“大”的樹結(jié)構(gòu)每個域在CST中只是一個節(jié)點(diǎn)是整個網(wǎng)絡(luò)的宏觀拓?fù)銶STP協(xié)議基本內(nèi)容Page33IST和CSTIST：內(nèi)部生成樹（InternalSpanCIST和SSTCIST：公共和內(nèi)部生成樹（CommonAndInternalSpanningTree）由CST和IST構(gòu)成每個IST可以看作是CIST在每個域中的“樹狀片斷”SST：單生成樹（SingleSpanningTree）運(yùn)行STP/RSTP的交換機(jī)，只能有一個生成樹，叫做SST。或者，某交換機(jī)自己一個域，事實(shí)上也是單生成樹本質(zhì)上，RSTP/STP都可以看作是交換機(jī)獨(dú)自一個域且僅有一個MSTI，這時IST和MSTI的拓?fù)涫侵睾系?。MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page34CIST和SSTCIST：公共和內(nèi)部生成樹（CommonAMST域MCID：用于判斷不同的MST橋是否屬于相同的MST域的標(biāo)簽（51字節(jié)）只有MCID完全相同的一組交換機(jī)才屬于同一個域MCID由四部分組成：FormatSelectorConfigurationNameRevisionLevelConfigurationDigestMSTRegion：多生成樹域使用相同MST配置ID（MCID）的MST交換機(jī)會自動劃分為一個域MCID：多生成樹配置ID，MSTConfigurationIDMSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page35MST域MCID：MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page35Page36Page36新角色和角色改變總根（CommonRoot/CISTRoot）：根據(jù)MSTP算法在橋接網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算出來的唯一的根，即CIST的根?？梢栽谀硞€域中，也可以是SST交換機(jī)。選舉原則還是最低橋ID原則。域根（RegionRoot）：MST域內(nèi)IST和MSTI的根，在域中各實(shí)例有各自的域根?？梢圆皇峭粋€橋。IST域根橋（MasterBridge）：域中在IST上距離總根最近的交換機(jī)即為IST域根。如果總根在MST域中，則總根為IST域根。

MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page37新角色和角色改變總根（CommonRoot/CIST域邊界端口位于MST域邊緣，用以連接不同的MST域或者M(jìn)ST域與SST的端口。Master端口位于整個域到總根的最短路徑上，是連接域到總根的端口，是域中的報(bào)文去往總根的必經(jīng)之路。新角色和角色改變MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page38域邊界端口新角色和角色改變MSTP協(xié)議基本內(nèi)容Page38MSTP基本原則每個實(shí)例上分別計(jì)算各自的生成樹，互不干擾每個實(shí)例的生成樹的算法與RSTP基本相同每個實(shí)例的生成樹可以有不同的根，不同的拓?fù)涿總€實(shí)例各自發(fā)自己的BPDU每個實(shí)例的拓?fù)淇梢匀藶橥ㄟ^配置來確定每個端口在不同實(shí)例上的生成樹參數(shù)可以不同每個端口在不同實(shí)例上的角色、狀態(tài)可能不同MSTP協(xié)議具體行為Page39MSTP基本原則每個實(shí)例上分別計(jì)算各自的生成樹，互不干擾MSMSTP基本原則圖示MSTP協(xié)議具體行為根橋VLAN20根橋根橋根橋VLAN30根橋VLAN10根橋Page40MSTP基本原則圖示MSTP協(xié)議具體行為根橋VLAN20根橋配置消息優(yōu)先級向量（1）在STP/RSTP協(xié)議中：{根橋ID，外部路徑開銷，指定橋BID，發(fā)送端口PID}在MSTP協(xié)議中，CIST的向量表示：{根橋ID，外部路徑開銷，Master橋ID，內(nèi)部路徑開銷， 指定橋BID，發(fā)送端口PID}在MSTP協(xié)議中，MSTI實(shí)例的向量表示：{域根ID，內(nèi)部路徑開銷，指定橋BID，發(fā)送端口PID}MSTP協(xié)議具體行為Page41配置消息優(yōu)先級向量（1）在STP/RSTP協(xié)議中：MSTP協(xié)配置消息優(yōu)先級向量（2）外部路徑開銷(ERPC)：從CIST域根到達(dá)總根的路徑開銷（用來做CST收斂的比較元素）如果總根在域中，那么域內(nèi)的交換機(jī)保存的ERPC都為0。內(nèi)部路徑開銷(IRPC)：本橋到達(dá)域根的路徑開銷指定橋：CIST或MSTI實(shí)例的指定橋是本橋通往域根的最鄰近的上游橋。MSTP協(xié)議具體行為Page42配置消息優(yōu)先級向量（2）外部路徑開銷(ERPC)：MSTP協(xié)每個端口對于每個MSTI，上面提到的優(yōu)先級都可以不同MSTBPDU的目的地址是01-80-c2-00-00-00以下是幾種BPDU的對比BPDU格式變化（1）版本類型名稱00x00配置BPDU（ConfigurationBPDU）00x80TCNBPDU（TopologyChangeNotificationBPDU）20x02RSTBPDU（RapidSpanning-TreeBPDU）30x02MSTBPDU（MultipleSpanning-TreeBPDU）MSTP協(xié)議具體行為Page43每個端口對于每個MSTI，上面提到的優(yōu)先級都可以不同BPDUBPDU格式變化（2）長度偏移字段名20協(xié)議標(biāo)識符12協(xié)議版本表識符13BPDU類型14CIST標(biāo)志字段85CIST根橋BID413CIST外部路徑開銷817CIST指定橋BID225CIST端口標(biāo)識227MessageAge229MaxAge231HelloTime233ForwardDelay長度偏移字段名236Version3長度5138MST配置標(biāo)識489IST內(nèi)部路徑開銷893CIST橋BID1101CIST剩余跳數(shù)Version3LEN102MSTI配置信息MSTP協(xié)議具體行為長度