MSTP技術原理

1、宇宇 信信 機機 密密 MSTP技術原理技術原理ISSUE 1.0宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散2學習完此課程，您將會：n了解MSTP產(chǎn)生的背景n掌握MSTP的基本概念和原理宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散3第第2章章 MSTP協(xié)議的基本概念協(xié)議的基本概念第第3章章 MSTP協(xié)議的具體行為協(xié)議的具體行為第第4章章 三種生成樹的比較三種生成樹的比較宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散4VLAN 20VLAN 10Backup狀態(tài)m左邊鏈路的端口處于fordwarding狀態(tài)m右邊鏈路的端口為backup狀態(tài)m所有數(shù)據(jù)都從左邊鏈路走,無法實

2、現(xiàn)負載分擔RSTP的缺陷的缺陷宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散510,20,3010,3020,3010,2010203010,30RSTP的缺陷的缺陷宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散610,20,3010,3020,3010,2010203010,30VLAN 10和30的所有上行端口都是阻塞狀態(tài)RSTP的缺陷的缺陷宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散7第第1章章 MSTP協(xié)議產(chǎn)生背景協(xié)議產(chǎn)生背景第第3章章 MSTP協(xié)議的具體行為協(xié)議的具體行為第第4章章 三種生成樹的比較三種生成樹的比較宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴

3、散8協(xié)議基本思想?yún)f(xié)議基本思想o多生成樹協(xié)議（Multiple Spanning Tree Protocol）n802.1s幾番修訂，提出了VLAN和生成樹之間的“映射”思想n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。n一個交換機可以跑多個生成樹，為了區(qū)分，每一個生成樹叫做一個MSTI（多生成樹實例）。n“域”的概念提出是一種抽象思想，把幾個交換機和其間的網(wǎng)段抽象成一個節(jié)點。n802.1s d9：“MSTI的狀態(tài)機和RSTP一致”宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散9o幾個MSTP的常用概念nMSTP多生成樹協(xié)議nMSTI多生成樹實例nIST

4、內(nèi)部生成樹nCST公共生成樹nCIST公共和內(nèi)部生成樹nMST RegionMST域nSST單生成樹協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散10協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念oMSTI：多生成樹實例（：多生成樹實例（Multiple Spanning Tree Instance）n每個實例對應一個或一組VLANn每個VLAN只能對應一個實例（映射）n每個交換機可以運行多個實例n沒有配置VLAN與實例的映射關系時，所有VLAN映射到實例0n實例是“MST域” 內(nèi)的概念宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散11協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念oIST：內(nèi)部生成樹

5、（：內(nèi)部生成樹（Internal Spanning Tree ）n對于每個“域”而言的，保證了每個域的連通性。n在域中的ID為0的特殊MSTIoCST：公共生成樹（：公共生成樹（Common Spanning Tree）n整個網(wǎng)絡里的一棵“大”的樹結(jié)構(gòu)n每個域在CST中只是一個節(jié)點n是整個網(wǎng)絡的宏觀拓撲宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散12協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念oCIST：公共和內(nèi)部生成樹（：公共和內(nèi)部生成樹（Common And Internal Spanning Tree ）n由CST和IST構(gòu)成n每個IST可以看作是CIST在每個域中的“樹狀片斷”oSST：單生成樹（

6、：單生成樹（Single Spanning Tree）n運行STP/RSTP的交換機，只能有一個生成樹，叫做SST?；蛘撸辰粨Q機自己一個域，事實上也是單生成樹n本質(zhì)上，RSTP/STP都可以看作是交換機獨自一個域且僅有一個MSTI，這時IST和MSTI的拓撲是重合的。宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散13CSTISTCIST協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散14協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念oMST Region：多生成樹域：多生成樹域n使用相同MST配置ID（MCID）的MST交換機會自動劃分為一個域nMCID：多生成樹配置ID， MS

7、T Configuration ID 宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散15協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念oMCID：n用于判斷不同的MST橋是否屬于相同的MST域的標簽（51字節(jié)）n只有MCID完全相同完全相同的一組交換機才屬于同一個域nMCID由四部分組成：oFormat SelectoroConfiguration Name oRevision LeveloConfiguration Digest宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散16協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念o總根（Common Root / CIST Root）n根據(jù)MSTP算法在橋接網(wǎng)絡中計算出來的唯一的

8、根，即CIST的根?？梢栽谀硞€域中，也可以是SST交換機。選舉原則還是最低橋ID原則。o域根（Region Root）nMST域內(nèi)IST和MSTI的根，在域中各實例有各自的域根?？梢圆皇峭粋€橋。oIST域根橋（Master Bridge）n域中在IST上距離總根最近的交換機即為IST域根。如果總根在MST域中，則總根為IST域根。宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散17協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念o域邊界端口n位于MST域邊緣，用以連接不同的MST域或者MST域與SST的端口oMaster端口n位于整個域到總根的最短路徑上，是連接域到總根的端口，是域中的報文去往總根的必經(jīng)之路。宇

9、信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散18協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念o根端口/主端口（Root Port/Master Port）n交換機上到總根具有最短路徑的端口成為根端口（Root Port），如果該交換機是主交換機，則相應的根端口為該域的主端口。n根端口負責向總根轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流量o指定端口（Designated Port）n局域網(wǎng)上到總根具有最短路徑的端口成為指定端口n指定端口負責為所在的局域網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流量o選擇端口（Alternate Port）n局域網(wǎng)上處于備份地位的端口成為選擇端口n選擇端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流量o備份端口（Backup Port）n交換機上連接到自己且端口狀態(tài)為丟棄

10、的端口成為備份端口宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散19CIST RootSSTMaster Port協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散20協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念oRoot/Master portn根端口具有三種端口狀態(tài)：o Discarding：接受BPDU，不轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務數(shù)據(jù)包o Learning：接受和發(fā)送BPDU，但不轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務數(shù)據(jù)包o Forwarding：轉(zhuǎn)發(fā)所有數(shù)據(jù)包oDesignated portn指定端口具有三種端口狀態(tài)： o Discarding：接受BPDU，不轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務數(shù)據(jù)包o Learning：接受和發(fā)送BPDU，

11、但不轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務數(shù)據(jù)包o Forwarding：轉(zhuǎn)發(fā)所有數(shù)據(jù)包宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散21協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念oAlternated portn只有一種端口狀態(tài)：discardingn接受BPDU，不轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務數(shù)據(jù)包oBackup portn只有一種端口狀態(tài)：discardingn接受BPDU，不轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務數(shù)據(jù)包宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散22第第1章章 MSTP協(xié)議產(chǎn)生背景協(xié)議產(chǎn)生背景第第2章章 MSTP協(xié)議的基本概念協(xié)議的基本概念第第4章章 三種生成樹的比較三種生成樹的比較宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散23協(xié)議具體行為協(xié)

12、議具體行為o每個實例上分別計算各自的生成樹，互不干擾o每個實例的生成樹的算法與RSTP基本相同o每個實例的生成樹可以有不同的根，不同的拓撲o每個實例各自發(fā)自己的BPDUo每個實例的拓撲可以人為通過配置來確定o每個端口在不同實例上的生成樹參數(shù)可以不同o每個端口在不同實例上的角色、狀態(tài)可能不同宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散2410,20,3010,3020,3010,2010203010,30協(xié)議具體行為協(xié)議具體行為宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散25協(xié)議具體行為協(xié)議具體行為VLAN10 Root BridgeVLAN20 Root BridgeVLAN3

13、0 Root BridgeVLAN30 Root BridgeVLAN20 Root BridgeVLAN10 Root BridgeSWITCH ASWITCH BSWITCH C宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散26協(xié)議具體行為協(xié)議具體行為o在STP/RSTP協(xié)議中：n 根橋ID，外部路徑開銷，指定橋BID，發(fā)送端口PIDo在MSTP協(xié)議中，CIST的向量表示：n 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 o在MSTP協(xié)議中，MSTI實例的向量表示：n 域根ID，內(nèi)部路徑開銷，指定橋BID，發(fā)送端口PID 宇信機密，未經(jīng)許可不

14、得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散27o外部路徑開銷(ERPC)：n從CIST域根到達總根的路徑開銷（用來做CST收斂的比較元素）如果總根在域中，那么域內(nèi)的交換機保存的ERPC都為0o內(nèi)部路徑開銷(IRPC)：n本橋到達域根的路徑開銷o指定橋：nCIST或MSTI實例的指定橋是本橋通往域根的最鄰近的上游橋協(xié)議具體行為協(xié)議具體行為宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散28CIST的計算的計算o選擇總根n具有最小橋ID的交換機成為總根o選擇IST Master（針對MST域）n域內(nèi)具有最小外部根路徑值的交換機成為主交換機o選擇根端口n接受最優(yōu)配置消息的端口成為根端口o選擇指定端口nLA

15、N上具有最優(yōu)端口優(yōu)先級向量的端口成為指定端口o選擇端口n端口優(yōu)先級劣于接受到的配置消息的端口成為選擇端口o備份端口n端口優(yōu)先級劣于接受到的配置消息且連接到自己的端口宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散29最優(yōu)優(yōu)先級向量最優(yōu)優(yōu)先級向量o首先，比較向量中RootBridgeIDo如果RootBridgeID相同，再比較ERPCo如果ERPC還相同，再比較IST Master的bridgeIDo如果IST Master的bridgeID仍然相同，再比較 IRPCo如果IRPC仍然相同，再比較DesignatedBridgeIDo如果DesignatedBridgeID仍然相同，再比較

16、DesignatedPortIDo如果DesignatedPortID還相同，再比較BridgePortIDo值最小的優(yōu)先級向量具有最高優(yōu)先級宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散30MSTI的計算的計算o選擇域根n域內(nèi)具有最小BridgeID的交換機成為域根 o選擇Master Portn域內(nèi)距離總根最近的端口成為主端口o選擇主端口，指定端口，選擇端口和備份端口n上述端口的選擇和CIST類似o注意：nMSTI的優(yōu)先級向量不包括RootBridge和ERPCn如 RegionRoot: IRPC: DB: DP: BPn最優(yōu)優(yōu)先級向量的比較和CIST的類似宇信機密，未經(jīng)許可不得擴

17、散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散31協(xié)議具體行為協(xié)議具體行為n每個端口對于每個MSTI，上面提到的優(yōu)先級都可以不同nMST BPDU的目的地址是01-80-c2-00-00-00n以下是幾種BPDU的對比版本類型名稱00 x00配置BPDU（Configuration BPDU）00 x80TCN BPDU（Topology Change Notification BPDU）20 x02RST BPDU（Rapid Spanning-Tree BPDU）30 x02MST BPDU（Multiple Spanning-Tree BPDU）宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散32協(xié)議

18、具體行為協(xié)議具體行為長度長度偏移偏移字段名字段名10MSTI標志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)長度長度偏移偏移字段名字段名236Version3長度5138MST配置標識489IST內(nèi)部路徑開銷893CIST橋BID1101CIST剩余跳數(shù)Version3 LEN102MSTI配置信息長度長度偏移偏移字段名字段名20協(xié)議標識符12協(xié)議版本表識符13BPDU類型14CIST標志字段85CIST根橋BID413CIST外部路徑開銷817CIST指定橋BID225CIST端口標識227Message Age229Max Age231Hello Time233Forward Delay135Version1長度(0)宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散宇信機密，未經(jīng)許可不得擴散33協(xié)議具體行為協(xié)議具體行為n在同一個MSTI上，拓撲的收斂是和RSTP基本類似的n在CST上，每個域參與整體的拓撲收斂是以Master Bridge為代表，根據(jù)其ERPC來計算的n在域的內(nèi)部上，ISTP（Internal Sub Tree Protocol）算法（RSTP的改進）負責計算IST的拓撲。ISTP算法可以說是連接CST和MST的紐帶。ISTP采用特殊的BPDU，由Master Bridge產(chǎn)生，攜帶CST信息并且封裝了MST