华为MSTP理论知识详解(一)
首页 > HuaWei > 破环配置   作者:圈哥  2016年5月2日 12:05 星期一  热度:986°  字号:   评论:0 条
时间:2016-5-2 12:05   热度:986°  评论:0 条 

1MSTP简介

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STPSpanning 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STPIEEE 802.1w中定义的快速生成树协议RSTPRapid Spanning Tree Protocol),再到最新的IEEE 802.1s中定义的多生成树协议MSTPMultiple Spanning Tree Protocol)。

生成树协议中,MSTP兼容RSTPSTPRSTP兼容STP。三种生成树协议的比较如下表1所示。

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。

STPSTP基础上进行了改进,实现了网络拓扑快速收敛。

RSTPSTP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1 STP-RSTP的缺陷示意图.png

STP/RSTP的缺陷示意图 

如上图1所示网络中,在局域网内应用STPRSTP,生成树结构在图中用虚线表示,S6为根交换设备。S2S5之间、S1S4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VLAN2VLAN3的报文通过。

      HostAHostB同属于VLAN2,由于S2S5之间的链路被阻塞,S3S6之间的链路又不允许VLAN2的报文通过,因此HostAHostB之间无法互相通讯。

      为了弥补STPRSTP的缺陷,IEEE2002年发布的802.1S标准定义了MSTPMSTP兼容STPRSTP,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

      图2 MSTP网络层次结果关系示例图.png

                           图2  MSTP网络层次结果关系示例图

       如上图 2所示,通过MSTP把一个交换网络划分成多个,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MSTIMultiple Spanning Tree Instance),每个域叫做一个MSTMST RegionMultiple Spanning Tree Region)。

      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3 MST域内的多棵生成树示意图.png

                                   图MST域内的多棵生成树示意图 

       如上图3所示,MSTP通过设置VLAN映射表(即VLANMSTI的对应关系表),把VLANMSTI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:MSTI1S4为根交换设备,转发VLAN2的报文;MSTI2S6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。


       2、MSTP的网络层次

       图4 MSTP网络层次示意图 .png

                                  图4 MSTP网络层次示意图

      如上图24所示,MSTP网络中包含1个或多个MST域(MST Region),每个MST Region中包含一个或多个MSTI(多生成树实例)。组成MSTI的是运行STP/RSTP/MSTP的交换设备,MSTI是所有运行STP/RSTP/MSTP的交换设备经MSTP协议计算后形成的树状网络。

 

     3MST域(MST Region

     MST域是多生成树域(Multiple Spanning Tree Region),由交换网络中的多台交换设备以及它们之间的网段所构成。同一个MST域的设备具有下列特点:

     1、都启动了MSTP

     2、具有相同的域名。

     3、具有相同的VLAN到生成树实例映射配置。

     4、具有相同的MSTP修订级别配置。

     一个局域网可以存在多个MST域,各MST域之间在物理上直接或间接相连。用户可以通过MSTP配置命令把多台交换设备划分在同一个MST域内。

     各个域之间通过stprstp协议计算生成一颗生成树,这颗生成树叫做CST(公共生成树,后面详细介绍)。

     图5 MST Region的基本概念示意图.png

                                5 MST Region的基本概念示意图

    如上图5所示的MST Region D0中由交换设备S1S2S3S4构成,域中有3MSTI

 

    4VLAN映射表

    VLAN映射表是MST域的属性,它描述了VLANMSTI之间的映射关系。

    如上图5所示,MSTD0VLAN映射表是:VLAN1映射到MSTI1VLAN2VLAN3映射到MSTI2;其余VLAN映射到MSTI0

 



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