MSTP的工作原理

MSTP的工作原理

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/uzumcc/article/details/140423466

MSTP（多生成树实例）是IEEE 802.1S中定义的生成树协议，可以将一个或多个VLAN映射到一个Instance（实例），再基于Instance计算生成树，映射到同一个Instance的VLAN共享同一棵生成树。MSTP通过多生成树解决STP/RSTP的不足，打破二层环路。

STP/RSTP的缺点：

1. STP/RSTP是单生成树协议，共享一个根
2. 无法基于vlan实现流量的负载分担
3. 可能导致次优路径
4. 不同的链路放行不同的vlan时，可能导致部分vlan不通

MSTP的概念：

MSTP（多实例生成树实例）是IEEE 802.1S中定义的生成树协议，可以将一个或多个VLAN映射到一个Instance（实例），再基于Instance计算生成树，映射到同一个Instance的VLAN共享同一棵生成树。

注：
1.生成树不是基于VLAN运行的，而是基于Instance运行的。需要将VLAN映射到Instance中
2.MSTP默认存在Instance 0,所有没有和创建的instance映射的VLAN默认都属于instance

MSTP的工作原理：

域内防环：

破环思路：
依据STP/RSTP算法、基于不同的Instance，计算出每个instance对应的生成树，instance内映射绑定的VLAN通过对应的生成树进行报文转发。默认情况下，所有VLAN映射到缺省的instance 0中。

场景如图：

简要描述：
如上图：

1. 交换机之间的互联链路配置为Trunk链路，放行vlan1~10，创建实例1和2；
2. 将vlan25映射到instance 1中，vlan610映射到instance 2中，vlan1缺省映射在实例0中；
3. 通过修改实例的优先级让不同的交换机成为各实例的主、备根桥。

MSTP基于实例计算生成多棵生成树，每棵生成树都被称为是一个MSTI。

抽象出的MSTI如下图：

vlan25的报文通过MSTI 1转发，vlan610的报文通过MSTI 2转发，vlan1的报文通过MSTI 0转发，实现MSTP域内防环并解决STP/RSTP可能会出现的问题。

域间防环：

破环思路：

1. MSTP将每个域抽象成一台交换机，用各自域中instance 0的根桥的BID充当抽象出的交换机的BID；
2. 比较抽象出的交换机的BID的大小，小的成为根桥，这台交换机成为总根；
3. 总根所在的域成为根域，其他的域称为非根域；
4. 非根域选举离总根具有最短域间根路径开销（ERPC）的端口，该端口称为Master端口，即到总根的RP端口；
5. 若ERPC相同，则比较自身交换机在instance 0的BID，BID小的成为该域instance 0的根桥，该交换机上到总根的ERPC最近的端口成为Master端口；
6. Master端口所在的交换机无条件自动成为非根域中instance 0的根桥；

注：

1. instance 0的根桥会经历两次选举确认：第一次：域内参与选举比优先级；第二次：Master端口确认后，Master端口所在交换机无条件成为所在域内instance 0的根桥。
2. IRPC只在域内传递，一旦传到遇域外就会被清空；ERPC会被一直携带。

场景如下：

简要描述：
域HCIP和域CCIP通过两条链路连接，放行vlan1,其中LSW1为域HCIP中instance 0的根桥，LSW7为域CCIP中instance 0的根桥。此时，全网放行vlan 1，出现环路。

1. 域HCIP抽象成一台交换机，以instance 0的根桥LSW1的BID：0.4c1f-cc74-5786作为BID；
2. 域CCIP抽象成一台交换机，以instance 0的根桥LSW7的BID：0.4c1f-cc91-5249作为BID；
3. 比较抽象出的交换机的BID大小，域HCIP的BID小，所以交换机LSW1作为总根；
4. LSW1所在域HCIP成为根域，域CCIP成为非根域；
5. 非根域CCIP有两条到达总根的端口：LSW4的G0/0/2和LSW5的G0/0/1，它两到达域HCIP的域间根路径开销一样
6. 域间根路径开销ERPC一样，比较LSW4和LSW5自身的BID，LSW5的BID小，即LSW5的G0/0/1成为Master端口；
7. 确定Master端口后，LSW5成为域CCIP的instance 0的根桥，LSW7不再是instance 0的根桥，在instance 0中LSW5以自己为根重新计算生成树

报文解析：

参与CIST计算的优先级向量为：
1.根交换设备ID（RID）
2.外部路径开销（ERPC）
3.域根ID（BID）
4.内部路径开销（IRPC）
5.指定交换设备ID（sender BID）
6.指定端口ID（sender PID）
7.接收端口ID

参与MSTI计算的优先级向量为：
{域根ID，内部路径开销，指定交换设备ID，指定端口ID，接收端口ID}

注：括号中的向量的优先级从左到右依次递减。MSTI计算的向量就是CIST的后六项。

其他补充：

1.域内实例的信息是不会直接被携带到域外的，为什么？那么怎么将这些信息让其他域知道？

在域间携带实例和VLAN的映射关系，会导致报文过大，交换机处理繁琐。但为了让其他域知道本域内实例和VlAN的映射关系，交换机通过将实例和VLAN的映射关系、域名、修订值做Hash运算，通过比较Hash来确定是否是同一个域的BPDU。

实例和VLAN的映射关系、域名做Hash运算有几率出现相同的值，因此版本修订级别是为了预防这些冲突。