深入理解MSTP域和端口角色
?20.1.2?MSTP基本概念
? ? MSTP是一個多生成樹協議。MSTP的“多生成樹”包括兩層含義：一是在一個交換網絡中可以基于VLAN劃分出多個生成樹實例（STI），二是在每個生成樹實例中可以包括多個VLAN。而不是像Cisco的PVST、PVST+這樣，雖然在整個交換網絡中可以基于VLAN劃分出多個生成樹實例，但是每個生成樹實例中僅包括一個VLAN。所以相對PVST、PVST+來說，MSTP更適用于比較大的網絡中，劃分生成樹實例也更靈活，可以根據實際應用需要求來進行。
? ? 雖然在整體來看，MSTP網絡可分為以下層次（如圖21-1所示）：
l??MSTP網絡
l??多生成樹域MST Region（Multiple Spanning Tree Region）
l??多生成樹實例MSTI（Multiple Spanning Tree Instance）
圖21-1??MSTP的網絡層次示意圖
? ? 而且這三者之間依次是包含關系，即MSTP網絡包含MST域和MSTI，MST域又包含MSTI，因為在一個MSTP網絡中可以有多個MST域，一個MST域中又可以有多個MSTI。
1.????MST域
? ? MST域（Multiple Spanning Tree Regions，多生成樹域）是由交換網絡中的多臺交換機以及它們之間的網段構成（在Cisco中是叫“MST區域”）。這些交換機都啟動了MSTP、具有相同的域名、相同的VLAN到生成樹映射（是一個描述了VLAN和MSTI之間映射關系的映射表）配置和相同的MSTP修訂級別配置，并且物理上有鏈路連通。
? ? 一個局域網中可以存在多個MST域，各MST域之間在物理上直接或間接相連。用戶可以通過MSTP配置命令把多臺交換機劃分在同一個MST域內。
? ? 在如圖21-1所示的MSTP網絡中有三個MST域（MST域1、MST域2和MST域3），域內所有交換機（圖中每個生成樹實例中的每個小圓圈代表一臺交換機）都有相同的MST域配置。
2.????MSTI
? ? MSTI（Multiple Spanning Tree Instance，多生成樹實例）是指MST域內的生成樹。一個MST域內可以通過MSTP生成多棵生成樹，各棵生成樹之間彼此獨立。一個MSTI可以與一個或者多個VLAN對應，但一個VLAN只能與一個MSTI對應。
? ? 既然是生成樹，那就不允許存在環路。在如圖21-2所示的MSTP網絡（由四臺交換機相互串聯形成）就形成了三個MSTI（圖中的MSTI1、MSTI2、MSTI3，注意看他們的拓撲，總有一個方向的交換機連接是斷開的），每個MSTI都沒有環路。
圖21-2? MSTI劃分示例
? ? 再看一下圖21-3所示的示例。在這個MST域的交換網絡中包括了三個VLAN：VLAN 10、VLAN 20和VLAN 30。這時又該劃分成多少個MSTI呢？如果我們把VLAN 10和VLAN 20放進一個MSTI中，則所得到的拓撲如圖21-4的左圖所示，明顯存在環路；如果把VLAN 10和VLAN 30放進一個MSTI中，得到如圖21-4的中圖所示的拓撲，也明顯存在環路；同樣如果把VLAN 20和VLAN 30劃分到一個MSTI中，則拓撲如圖21-4的右圖所示，也存在環路。這時，我們只好為每個VLAN單獨劃分成一個MSTI，這樣得到的每個MSTI拓撲如圖21-5所示，就不存在環路了（注意，虛線所代表的是通過MSTP協議配置阻塞的鏈路），確保每個MSTI中沒有環路出現。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖21-3? MSTI劃分示例2?
圖21-4?每個MSTI放進兩個VLAN情況下的生成樹拓撲
圖21-5?每個MSTI對應一個VLAN的生成樹拓撲
? ? 在一般的企業網絡中，通常是將支持MSTP的設備全部劃分到一個MST域中，而將不支持MSTP的設備劃分到另一個MST域中。對于MSTI來說，通常是將將具有相同轉發路徑的VLAN映射到一個MSTI中，以形成一棵獨立的生成樹。
3.??VLAN映射表
? ? VLAN映射表是MST域的一個屬性，用來描述VLAN和MSTI的映射關系。在如圖21-2所示的MST域示例中，MST域D0包括了以下三個MSTI的VLAN映射表：
l??VLAN 1映射到MSTI1
l??VLAN2和VLAN3映射到MSTI2
l??其余VLAN映射到MSTI0
4.???IST
? ? IST（Internal Spanning Tree，內部生成樹）是MST域內的一棵生成樹，是一個特殊的MSTI，其MSTI ID為0，即IST通常稱為MSTI0。它包括對應MST域中所有互聯的交換機。
? ? IST是CIST在MST域中的一個片段。在如圖21-6所示的MSTP網絡中（包括了多個MST域）每個MST域內部用細線連接的各交換機就構成了對應MST域中的IST。
圖21-6?多MST域的MSTP網絡示例
5. CST
? ? ?CST（Common Spanning Tree，公共生成樹）是連接交換網絡內所有MST域的單生成樹。如果把每個MST域看作是一臺“交換機”，則CST就是這些“交換機”通過STP協議、RSTP協議計算生成的一棵生成樹（SST）。圖21-6中用于連接各個MST域的粗線條連接就構成了CST。
6.???CIST
? ? CIST（Common and Internal Spanning Tree，公共和內部生成樹）是通過STP或RSTP協議計算生成的，連接交換網絡內所有交換機的單生成樹，由IST和CST共同構成。這里要注意了，上面介紹的CST是連接交換網絡中所有MST域的單生成樹，而此處的CIST則是連接交換網絡內的所有交換機的單生成樹。交換網絡中的所有MST域的IST和CST一起構成一棵完整的生成樹，也就是這里的CIST。在如圖21-6所示的MSTP網絡中，A0、B0、C0、D0四個MST區域中的IST，加上MST域間的CST就是整個交換網絡的CIST了。
7. SST
? ? 構成SST（Single Spanning Tree，單生成樹）有兩種情況：
l??運行STP或RSTP生成樹協議的交換機只能屬于一個生成樹。
l??MST域中只有一個交換機，這個交換機構成單生成樹。
? ? 在如圖21-6所示的示例中，B0域中的交換機就是一棵單生成樹，因為在這個MST域中只有一臺交換機。
8.?總根
? ? 總根是CIST的根交換機（CIST Root），通常是交換網絡中最上層的交換機。如圖20-6的示例中，總根（CIST Root）在A0域中。
9.???域根
? ? ?域根（Regional Root）分為IST域根和MSTI域根。各個MST域中的各個IST生成樹中距離總根最近的交換機是IST域根。總根所在MST域的IST域根就是總根。在如圖21-5中，也已標出了非總根所在的B0、C0和D0三個MST域的IST域根。
? ? MSTI域根是每個多生成樹實例的樹根，域中不同的MSTI有各自的域根。而且，MST域內各棵生成樹的拓撲不同，域根也可能不同。
20.1.3 MSTP的端口角色
? ? MSTP中的端口角色主要有根端口（root port）、指定端口（designated port）、替代端口（alternate port）、備份端口（backup port）、主端口（master port）、域邊緣端口和邊緣端口。除邊緣端口外，其他端口角色都參與MSTP的計算過程。而且，同一端口在不同的生成樹實例中可以擔任不同的角色。為了便于說明，下面給出一個典型的MSTP端口示例，如圖21-7所示。
圖21-7? MSTP端口示例
l??根端口
? ? 根端口僅針對非根交換機而言，非根交換機上到根交換機距離開銷最小的端口就是本交換機的根端口。如果到根交換機距離開銷相同的情況下，離根交換機最近的端口是本交換機的根端口。根端口負責向樹根方向轉發數據。根交換機上沒有根端口，只有下面將要介紹指定端口。
? ? 在如圖21-7中，SwitchA為根交換機，CP1為SwitchC的根端口，BP1為SwitchB的根端口。
l??指定端口
? ? 對一臺交換機而言，它的指定端口是向下游交換機轉發BPDU報文的端口。交換機連接下級交換機的所有端口都是指定端口，它不僅根交換機上有，非根交換機上同樣有。在如圖21-7中AP2和AP3為SwitchA的指定端口，CP2為SwitchC的指定端口。
l??邊緣端口
如果指定端口位于整個域的邊緣，不再與任何交換機連接，這種端口叫做邊緣端口。邊緣端口一般與用戶終端設備（如PC機）直接連接。
l??Alternate端口
? ? 從發送BPDU來看，Alternate端口就是由于學習到其它交換機的發送的BPDU而被阻塞的端口。從轉發用戶流量來看，Alternate端口提供了從指定交換機到根交換機的一條備份路徑，所以Alternate端口是根端口的備份端口，如果根端口被阻塞后，Alternate端口將成為新的根端口。
? ? 在如圖21-7中BP2為SwitchB的Alternate端口。試想一下，如果BP1端口被阻塞了，SwitchB就可以從BP2端口轉發數據，然后經過SwitchC到達SwitchA，確保數據通信不中斷。
l??Backup端口
? ? 當同一臺交換機的兩個端口同時連接一個設備時就存在一個環路，此時交換機會將其中一個端口阻塞，這個端口就是Backup端口。在如圖21-7中SwitchC上的CP3為Backup端口，因為它與CP2端口同時連接到下游的同一個設備上。
從發送BPDU來看，Backup端口就是由于學習到本設備上其他端口發送的BPDU而被阻塞的端口。從轉發用戶流量來看，Backup端口，作為指定端口的備份，提供了一條從根交換機到下級設備的備份通路。
l??Master端口
? ? Master端口是MST域和總根相連的所有路徑中最短路徑上的端口，它是交換機上連接MST域到總根的端口。Master端口是域中的報文去往總根的必經之路。Master端口是特殊域邊緣端口，Master端口在IST/CIST上的角色是根端口，在其它各實例上的角色都是Master。
? ? 在如圖21-8所示的示例中，交換機SwitchA、SwitchB、SwitchC、SwitchD和它們之間的鏈路構成一個MST域，SwitchA交換機的端口AP1在域內的所有端口中到總根的路徑開銷最小，所以AP1為Master端口。
圖21-8?Master端口和域邊緣端口示例
l??域邊緣端口
? ? 域邊緣端口是指位于MST域的邊緣并連接其它MST域或SST的端口。進行MSTP計算時，域邊緣端口在MSTI上的角色和CIST實例的角色保持一致。即如果邊緣端口在CIST實例上的角色是Master端口（連接域到總根的端口），則它在域內所有MSTI上的角色也是Master端口。
? ? 在如圖21-8所示的示例中，MST域內的AP1、DP1和DP2都和其它域直接相連，它們都是本MST域的邊緣端口。而AP1既是域邊緣端口，它在CIST上的角色又是Master端口，所以AP1在MST域內所有生成樹實例上的角色都是Master端口。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的深入理解MSTP域和端口角色的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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