华为与CISCO交换机二层生成树协议互通分析 - 图文(4)

2.3 MSTP原理

2.3.1 MSTP基本概念

多生成树协议MSTP是IEEE 802.1S中定义的一种新型生成树协议。MSTP中引入了“实例”(instance)和“域”（region）的概念。所谓“实例”就是多个VLAN的一个集合，这种通过多个VLAN捆绑到一个实例中去的方法可以节省通信开销和资源占用率。MSTP各个实例拓扑的计算是独立的，在这些实例上就可以实现负载均衡。使用的时候，可以把多个相同拓扑结构的VLAN映射到某一个实例中，这些VLAN在端口上的转发状态取决于对应实例在MSTP里的转发状态。

所谓“域”，由域名(Configuration Name)、修订级别（Revision level）、格式选择器（Configuration identifier Format Selector）、VLAN与实例的映射关系（Mapping of VIDs to spanning trees），其中域名、格式选择器和修订级别在BPDU报文中都有相关字段，而VLAN与实例的映射关系在BPDU报文中表现摘要信息（Configuration Digest）,该摘要是根据映射关系计算得到的一个16字节签名，只有上述四者都一样且相互连接的交换机才认为在同一个域内，每个域内所有交换机都有相同的MST域配置。缺省时，域名就是交换机的桥MAC地址，修订级别等于0，格式选择器等于0，所有的VLAN都映射到实例0上。 MSTI：多生成树实例，是“MST域”内的概念，每个实例对应一个或一组VLAN,每个VLAN只能对应一个实例（映射），每个交换机可以运行那个多个实例，没有配置VLAN与实例的映射关系时，所有的VLAN都映射到实例0上。

CIST：公共与内部生成树，在整体上，CST和IST共同构成CIST。在一个MST域内部由IST提供的连通性，IST可以看作CIST在MST域中的树状片断，是MST域中的实例 0。而CST是CIST的域间部分（把每个域抽象成一个节点）。

总根和域根：与STP和RSTP相比，MSTP中引入了总根和域根的概念，总根是一个全局概念，对于所有互连得运行STP/RSTP/MSTP的交换机只能有一个总根，也即是CIST的根；而域根是一个局部概念，是相对于某个域的某个实例而言的。在交换网中，总根只能有一个，而每个域所包含的域根数目与实例个数相关。

外部路径开销和内部路径开销：与STP和RSTP相比，MSTP中引入了外部路径外部路径开销和内部路径开销的概念。外部路径开销是相对于CIST而言的，同一个域内外部路径开销是相同的；内部路径开销是域内相对于某个实例而言的，同一端口对于不同实例对应不同的内部路径开销。

边缘端口、Master端口和Alternate端口：与STP和RSTP相比，MSTP中引入了域边缘端口和Master端口的概念。域边缘端口是连接不同MST域、MST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；在某个不包含总根的域中，Master端口是所有边界端口中。到达总根具有最小开销的端口，也就是连接MST域到总根的端口，位于整个域

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到总根的最短路径上；Alternate端口是Master端口的备份端口，如果Master端口被阻塞后，Alternate端口将成为新的Master端口。 BPDU报文格式变化

图2-10 STP/RSTP/MSTP BPDU报文对比

图2-11 MSTP BPDU报文字段

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图2-12 MSTP BPDU报文抓包分析

对于MSTP BPDU报文无论是域内的MST BPDU还是域间的。其前35个字节和RST BPDU相同。从第36个字节开始是MSTP专有段。最后的MSTI配置信息字段由若干MSTI配置信息组连缀而成。802.1s与Legacy BPDU的格式是有区别的请注意。

2.3.2 MSTP技术细节 MSTP协议在计算生成树时使用的算法和原理与STP/RSTP大同小异，只是因为在MSTP中引入了域和内部路径开销等参数，故MSTP中的优先级向量是7维，而STP/RSTP是5维。STP/RSTP中的优先级向量是（根桥标示符，根路径开销，桥标示符，发送BPDU报文端口标示符，接收BPDU报文端口标示符）。MSTP中的优先级向量是（CIST根标识符，CIST外部根路径开销，CIST指定桥标识符，CIST域根标识符，CIST内部根路径开销，CIST指定端口标识符，CIST接收端口标识符）。 拓扑收敛

在同一个MSTI上，拓扑的收敛是和RSTP基本类似的。在CST上，每个域参与整体的拓扑收敛是以Master Bridge为代表，根据其ERPC来计算的。在域的内部上，ISTP（Internal Sub

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Tree Protocol）算法（RSTP的改进）负责计算IST的拓扑。ISTP算法可以说是连接CST和MST的纽带。ISTP采用特殊的BPDU，由Master Bridge产生，携带CST信息并且封装了MSTP。快速收敛的机制略有差异：MSTP网桥上游发起协商机制proposal，下游回应agreement，然后上游还要再发个agreement，要三次握手。然后两个端口才能进入转发状态。

2.4 Cisco厂家支持情况

Cisco交换机所支持的生成树协议类型分别有：PVST（Per VLAN Spanning Tree）、PVST+（Per VLAN Spanning Tree Plus）、Rapid-PVST+（Rapid Per VLAN Spanning Tree Plus）、MISTP（Multi Instance Spanning Tree Protocol）和MST（Multiple Spanning Tree）。在使用IOS 12.2及之后版本的catalyst系列交换机中，支持PVST+、Rapid-PVST+和MST三种类型STP协议。这几种生成树协议的某些BPDU报文采用其私有的报文格式，与IEEE标准的BPDU报文格式不一样。当Cisco交换机运行PVST+或者Rapid-PVST+协议时，trunk端口在非VLAN 1中便发送私有的PVST BPDU报文，这类私有的BPDU报文的源MAC地址为端口的MAC地址，目的MAC地址为Cisco自己的保留地址01-00-0C-CC-CC-CD。 2.4.1 PVST

PVST协议可以简单地理解为在每一个VLAN上运行一个普通的STP协议，不同VLAN之间的STP状态和计算完全独立，虽然没有类似MSTP协议中的实例的概念，但也可以完成对不同VLAN的数据进行负载。PVST协议报文除了在数据帧内会带有VLAN信息以外，最主要的是PVST协议的BPDU报文目的MAC地址是01-00-0C-CC-CC-CD，因此该协议无法与采用IEEE标准生成树协议STP的设备进行互通。 目前CISCO Catalyst系列接入交换机支持的PVST实例数普遍为128个，即，支持128个VLAN的生成树计算。运行PVST的交换机每个周期需要发送和处理大量的（与网络中业务VLAN数目相等）PVST报文，CPU计算频繁，且网络上存在大量的PVST协议报文。

2.4.2 PVST+ 为解决与IEEE标准STP协议的互通问题，CISCO在PVST协议的基础上衍生出了PVST+协议。PVST+协议相对于PVST协议最大的改进是：提供了与标准STP协议互通的能力。对于一个Access端口，PVST+协议将根据此端口所在VLAN的发送标准的STP格式的BPDU报文；对于一个Trunk端口，PVST+协议仅会在VLAN 1中，发送标准格式的BPDU报文（目的MAC地址为01-80-C2-00-00-00），而在其他允许通过的VLAN中，仍然发送其私有格式的PVST BPDU报文（目的MAC地址为01-00-0C-CC-CC-CD）。

华为交换机支持IEEE标准STP协议，能与CISCO交换机发出的标准STP协议互通计算，同时，将Cisco发出的私有格式的BPDU报文当作普通的多播报文进行转发，而不会处理这些报文。

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图2-13 私有PVST+ BPDU报文抓包分析 2.4.3 Rapid-PVST+

在PVST+协议的基础上衍生出了Rapid-PVST+协议，Rapid-PVST+协议相对于PVST+协议，采用 …… 此处隐藏：2102字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……