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1、生成树协议1生成树协议（H3C）CISCO 交换机上运行的生成树协议是 PVST+（Per VLAN Spanning Tree Plus，增强的每 VLAN生成树） ， 该协议是CISCO 的私有协议， 在H3C交换机上并不提供对其的支持。 在H3C 及其他厂家的交换机上用来实现生成树的是 IEEE 定义的 STP/RSTP/MSTP 协议。 具体关于 IEEE802.1D 标准定义的 STP 协议的实现原理在计算机网络集成技术一书 中已经进行了详细的介绍。H3C 交换机运行 STP 与国际标准唯一的区别是关于路径开销的 计算。具体如表 5-1 所示。表 5-1 路径开销CISCO 交换机默
2、认使用 802.1D-1998 标准的路径开销值进行生成树的计算，而 H3C 交 换机默认使用其私有标准定义的路径开销值来进行生成树的计算。5.15.15.15.1 RSTPRSTPRSTPRSTPSTP 协议在实现上存在明显的不足： 一旦网络拓扑发生变化， 端口从阻塞状态转换到转 发状态需要 50 秒或 30 秒的时间。这也就意味着网络发生变化时，至少需要几十秒的时间来 恢复网络的连通性。如果网络中的拓扑结构变化频繁，则网络将经常性的无法连通，这显然无法让用户接受。 为了解决该问题，IEEE802.1W 定义了RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议
3、） 。RSTP 是 STP 的升级版本，它在原理上与 STP 基本相同，但它具有更快 的网络收敛速度， 当一个端口被选为根端口和指定端口后，其进入转发状态的延时在某种条 件下大大缩短，从而缩短了网络最终达到拓扑稳定所需要的时间。 RSTP 缩短延时存在以下三种情况： （1）端口被选举为根端口 如果交换机上原来存在两个端口能够到达根网桥， 则其中一个端口是根端口， 处于转发 状态；另外一个端口备用端口，处于阻塞状态。一旦根端口因为某种情况与根网桥之间的链 接断开，则备用端口可以马上进入转发状态，无需传递 BPDU，延时时间只是交换机 CPU 的处理延时，仅仅几毫秒即可。 （2）端口被选举为非边缘
4、指定端口 非边缘端口是指该端口连接着其他的交换机。 当某端口被选举为非边缘指定端口时， 如 果交换机之间是点对点链路， 则交换机发送握手报文到下游交换机进行协商，在收到对端交 换机返回的同意报文后，端口即可进入转发状态。 由于存在握手协商过程， 所以网络的总体收敛时间取决于网络直径， 最坏的情况是握手链路速率802.1D-1998802.1TH3C 私有标准065535200,000,000200,00010Mbps1002,000,0002,000100 Mbps19200,0002001000 Mbps420,0002010 Gbps22,0002生成树协议2从网络的一边开始扩散到网络的另
5、一边。例如网络直径为 6 的情况，最多要经过 5次握手， 网络的连通性才能被恢复。 （3）端口被选举为边缘指定端口 边缘端口无需参与生成树的计算，端口可以直接进入转发状态。5.25.25.25.2 MSTPMSTPMSTPMSTP不管是 STP 还是 RSTP 都是一棵单生成树，即所有的 VLAN 共享一棵生成树，维护着 相同的拓扑结构。因此在一条 Trunk 链路上，所有的 VLAN 要么全部处于转发状态，要么 全部处于阻塞状态，无法实现不同 VLAN 数据沿不同链路转发的负载均衡。为了解决此问 题， 在 IEEE802.1S 中定义了MSTP（Multiple Spanning Tree
6、Protocol，多生成树协议） 。MSTP 通过创建多个生成树实例，每个实例独立计算和维护生成树，并将多个 VLAN 捆绑到一个 实例中，从而一方面实现了实现多 VLAN 的负载均衡，另一方面又避免了为每一个 VLAN 维护一棵生成树造成的巨大的资源消耗。确切的讲，STP/RSTP 是基于端口的，PVST+是基 于 VLAN 的，而 MSTP 是基于实例的。5.2.1 MSTP 基本概念如下图 5-1 所示的是一个大的局域网络，网络中所有的交换机都运行着 MSTP。下面结 合该图对 MSTP 的基本概念进行介绍。图 5-1 MSTP 基本概念示意图1.MST 域 MST 域（Multiple
7、 Spanning Tree Regions，多生成树域）是由交换网络中的多台交换机 以及它们之间的网段构成。同一个 MST 域中的交换机要求具有相同的域配置，包括：相同生成树协议3的域名、相同的 MSTP 修订级别（Revision Level） 、相同的MSTP 格式选择器（Configuration Identifier Format Selector）和相同的 VLAN 与实例的映射关系。在默认情况下，MST 域的域 名是交换机的 MAC 地址，MSTP 修订级别为 0，MSTP 格式选择器为 0 且不可配置，所有 的 VLAN 都映射到实例0（即 CIST）中。在一个 MST 域中可
8、以创建多个生成树实例，一个 实例可以绑定多个 VLAN，VLAN 和实例之间的映射关系通过 VLAN 映射表来表示。 在同一个交换网络内可以存在多个 MST 域。用户可以通过 MSTP 配置命令把多台交 换机划分在同一个 MST 域内。 2.MSTI MSTI（Multiple Spanning Tree Instance，多生成树实例）是指 MST 域内的生成树。在 一个 MST 域内可能存在多个生成树实例，这些生成树实例（实例 0 除外）就被成为 MSTI。 在 MST 域内，MSTP 根据 VLAN 和生成树实例的映射关系，针对不同的 VLAN 生成不同 的生成树实例。每棵生成树独立进行
9、计算，计算过程与 STP/RSTP 计算生成树的过程类似。 3.CISTCIST（Common and Internal Spanning Tree，公共和内部生成树）是连接一个交换网络内 所有交换机的单生成树，由 IST（Internal Spanning Tree，内部生成树）和 CST（Common Spanning Tree，公共生成树）共同构成。 IST 是 MST 域内的一棵生成树，是 CIST 在 MST 域内的片段，是一个特殊的多生成树 实例。CIST 在每个 MST 域内都有一个片段，这个片段就是各个域内的 IST。 CST 是连接交换网络内所有 MST 域的单生成树。如果把
10、每个 MST 域看作是一个“交 换机”，CST 就是这些“交换机”通过 STP/RSTP 协议计算生成的一棵生成树。 每个 MST 域内的 IST 加上 MST 域间的 CST 就构成整个网络的 CIST。 4.总根 总根是一个全局的概念，对于整个交换网络只能有一个总根，即 CIST 的根。 5.域根 域根是一个局部的概念，是针对于某个 MST 域中的某个实例而言的。 MST 域内 IST 和 MSTI 的根网桥都是该域的域根。域根的数量与具体的 MST 域中生成树实例的个数有关， 每一个生成树实例都会有一个域根。MST 域内各棵生成树的拓扑不同，域根也可能不同。 6.端口角色 与 STP 不
11、同，在 MSTP 的计算过程中，端口角色除了根端口和指定端口外，还存在 Master 端口、域边缘端口、Alternate 端口和 Backup 端口。 （1）Master 端口 Master 端口是连接 MST 域到总根的端口， 位于整个域到总根的最短路径上。从CST 上看，Master 端口就是域的 “根端口”（把域看作是一个节点） 。Master 端口是特殊域边界端口 ， Master 端口在 IST/CIST 上的角色是 Root 端口，在其它各个实例上的角色都是 Master 端口。 包含 Master 端口的交换机称为主网桥。 （2）域边缘端口 域边缘端口是连接不同 MST 域、M
12、ST 域和运行 STP 的区域、MST 域和运行 RSTP 的 区域的端口，位于 MST 域的边缘。 （3）Alternate 端口 Alternate 端口是根端口和 Master 端口用于快速切换的替换端口。当根端口或者 Master 端口被阻塞后，Alternate 端口将成为新的根端口或者 Master 端口。 （4）Backup 端口 Backup 端口是指定端口用于快速切换的替换端口。当指定端口被阻塞后，Backup 端口 就会快速转换为新的指定端口，并无时延的转发数据。生成树协议47.端口状态 与 STP 相比，RSTP/MSTP 的端口状态由 5 种变成了 3 中，其对应关系如
13、表 5-2所示。表 5-2 端口状态对应表在 RSTP/MSTP 中，通过减少状态数量，简化了生成树的计算，加快了网络收敛速度。5.2.2 MSTP 的配置1.MSTP 的基础配置 H3Cstp enable H3Cstp mode stp|rstp|mstp 在默认情况下，H3C 交换机上的生成树功能处于关闭状态，需要在系统视图下使用 stp enable 命令将生成树功能启用。另外，MSTP 提供了对 STP 和 RSTP 的兼容，如果网络中存 在运行 STP/RSTP 协议的交换机，则可以通过命令 stp mode 将 MSTP 设置为 STP 兼容模式 或者 RSTP 兼容模式。默认情
14、况下，MSTP 的工作模式是 MSTP 模式。 假设存在如图 5-2 所示的网络，要求进行 MSTP 的基本配置。图 5-2 MSTP 的基本配置在这里，我们只是简单的在每一台交换机上使用 stp enable 命令开启生成树功能。然后 在三台交换机上分别使用 display stp 命令查看 STP 的全局信息如下： SWAdisplay stp -CIST Global InfoMode MSTP- CIST Bridge:32768.3ce5-a60b-3165 Bridge Times:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20 CIST Root/
15、ERPC:32768.3ce5-a609-e090 / 200 CIST RegRoot/IRPC:32768.3ce5-a60b-3165 / 0 CIST RootPortId:128.2 BPDU-Protection:disabled TC-Protection:enabled / Threshold=6STP 端口状态RSTP/MSTP 端口状态DisabledDiscardingBlockingDiscardingListeningDiscardingLearningLearningForwardingForwarding生成树协议5Bridge Config Digest Sno
16、oping:disabled TC or TCN received:7 Time since lastTC:0 days 0h:2m:23s -output omitted-SWBdisplay stp -CIST Global InfoMode MSTP- CIST Bridge:32768.3ce5-a60b-31a1 Bridge Times:Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20 CIST Root/ERPC:32768.3ce5-a609-e090 / 200 CIST RegRoot/IRPC:32768.3ce5-a60b-31a1 / 0 CIST RootPortId:128.1 BPDU-Protection:disabled TC-Protection:enabled / Threshold=6 Bridge Config Digest Snooping:disabled TC or TCN received:
