计算机网络讲义(0500 更好联通篇 STP)

1、计算机网络讲义计算机网络讲义( (更好联通篇更好联通篇 STP)STP)仉万江仉万江课程目的课程目的 掌握掌握STPSTP概念，掌握以太网交换机概念，掌握以太网交换机STPSTP设设备操作方法。备操作方法。1.1 STP 1.1 STP 简介简介 1. STP 1. STP 的用途的用途 STPSTP（Spanning Tree ProtocolSpanning Tree Protocol，生成树协议）是，生成树协议）是根据根据IEEE IEEE 协会制定的协会制定的802.1D 802.1D 标准建立的，用于在标准建立的，用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议。运行该局域网中消除数据链路

2、层物理环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，并有选择的对某些端口进行阻塞，最终将环路网络并有选择的对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免设备由于在环路网络中不断增生和无限循环，避免设备由于重复接收相同的报文造成的报文处理能力下降的问重复接收相同的报文造成的报文处理能力下降的问题发生。题发生。1.1 STP 1.1 STP 简介简介 2. STP 2. STP 的协议报文的协议报文 STP STP 采用的协议报

3、文是采用的协议报文是BPDUBPDU（Bridge Protocol Bridge Protocol Data UnitData Unit，桥协议数据单元），也称为配置消息。，桥协议数据单元），也称为配置消息。 STP STP 通过在设备之间传递通过在设备之间传递BPDU BPDU 来确定网络的拓扑来确定网络的拓扑结构。结构。BPDU BPDU 中包含了足够的信息来保证设备完成生中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程。成树的计算过程。 BPDU BPDU 在在STP STP 协议中分为两类：协议中分为两类：配置配置BPDUBPDU（Configuration BPDUConfigur

4、ation BPDU）：用来进行）：用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文。生成树计算和维护生成树拓扑的报文。TCN BPDUTCN BPDU（Topology Change Notification Topology Change Notification BPDUBPDU）：当拓扑结构发生变化时，用来通知相关设）：当拓扑结构发生变化时，用来通知相关设备网络拓扑结构发生变化的报文。备网络拓扑结构发生变化的报文。1.1 STP 1.1 STP 简介简介3. STP 3. STP 的基本概念的基本概念(1) (1) 根桥根桥 树形的网络结构，必须要有树根，于是树形的网络结构，必须要有树根，于是

5、STP STP 引入引入了根桥（了根桥（Root BridgeRoot Bridge）的概念。）的概念。 根桥在全网中只有一个，而且根桥会根据网络拓根桥在全网中只有一个，而且根桥会根据网络拓扑的变化而改变，因此根桥并不是固定的。扑的变化而改变，因此根桥并不是固定的。 网络收敛后，根桥会按照一定的时间间隔产生并网络收敛后，根桥会按照一定的时间间隔产生并向外发送配置向外发送配置BPDUBPDU，其他的设备对该配置，其他的设备对该配置BPDU BPDU 进进行转发，从而保证拓扑的稳定。行转发，从而保证拓扑的稳定。(2) (2) 根端口根端口 所谓根端口，是指一个非根桥的设备上离根桥最近的端口。所谓根

6、端口，是指一个非根桥的设备上离根桥最近的端口。根端口负责与根桥进行通信。非根桥设备上有且只有一个根根端口负责与根桥进行通信。非根桥设备上有且只有一个根端口。根桥上没有根端口。端口。根桥上没有根端口。(3) (3) 指定桥与指定端口指定桥与指定端口 指定桥与指定端口的含义，请参见表指定桥与指定端口的含义，请参见表1-11-1的说明。的说明。表表1-1 1-1 指定桥与指定端口的含义指定桥与指定端口的含义分类分类指定桥指定桥指定端口指定端口对于一台设备而言对于一台设备而言与本机直接相连并且负与本机直接相连并且负责向本机转发配置消息责向本机转发配置消息的设备的设备指定桥向本机转发配置指定桥向本机转发

7、配置消息的端口消息的端口对于一个局域网而言对于一个局域网而言负责向本网段转发配置负责向本网段转发配置消息的设备消息的设备指定桥向本网段转发配指定桥向本网段转发配置消息的端口置消息的端口 指定桥与指定端口如图指定桥与指定端口如图1-11-1所示，所示，AP1AP1、AP2AP2、BP1BP1、BP2BP2、CP1CP1、CP2 CP2 分分别表示设备别表示设备Device ADevice A、Device BDevice B、Device CDevice C的端口。的端口。 Device ADevice A通过端口通过端口AP1AP1向向Device BDevice B转发配置消转发配置消息，则

8、息，则Device BDevice B的指定桥就是的指定桥就是Device ADevice A，指定端口，指定端口就是就是Device ADevice A的端口的端口AP1AP1； 与局域网与局域网LANLAN相连的有两台设备：相连的有两台设备：Device BDevice B和和Device CDevice C，如果，如果Device BDevice B负责向负责向LANLAN转发配置消息，转发配置消息，则则LANLAN的指定桥就是的指定桥就是Device BDevice B，指定端口就是，指定端口就是Device BDevice B的的BP2BP2。说明：根桥上的所有端口都是指定端口。说明

9、：根桥上的所有端口都是指定端口。(4) (4) 路径开销路径开销 路径开销是路径开销是STP STP 协议用于选择链路的参考值。协议用于选择链路的参考值。STP STP 协议通过计算路径开销，选择较为协议通过计算路径开销，选择较为“强壮强壮”的的链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树型网络结构。型网络结构。4. STP 4. STP 的基本原理的基本原理 STP STP 通过在设备之间传递通过在设备之间传递BPDU BPDU 来确定网络的拓扑结构。来确定网络的拓扑结构。配置消息中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算配置消息中包含了足够的信

10、息来保证设备完成生成树的计算过程，其中包含的几个重要信息如下：过程，其中包含的几个重要信息如下：l根桥根桥IDID：由根桥的优先级和：由根桥的优先级和MAC MAC 地址组成；地址组成；l根路径开销：到根桥的最短路径开销；根路径开销：到根桥的最短路径开销；l指定桥指定桥IDID：由指定桥的优先级和：由指定桥的优先级和MAC MAC 地址组成；地址组成；l指定端口指定端口IDID：由指定端口的优先级和端口名称组成；：由指定端口的优先级和端口名称组成；l配置消息在网络中传播的生存期：配置消息在网络中传播的生存期：Message AgeMessage Age；l配置消息在设备中能够保存的最大生存期：

11、配置消息在设备中能够保存的最大生存期：Max AgeMax Age；l配置消息发送的周期：配置消息发送的周期：Hello TimeHello Time；l端口状态迁移的延时：端口状态迁移的延时：Forward DelayForward Delay。说明：说明： 为描述方便，在下面的描述及举例中仅考虑配置为描述方便，在下面的描述及举例中仅考虑配置消息的其中四项内容：消息的其中四项内容：l根桥根桥IDID（以设备的优先级表示）；（以设备的优先级表示）；l根路径开销；根路径开销；l指定桥指定桥IDID（以设备的优先级表示）；（以设备的优先级表示）；l指定端口指定端口IDID（以端口名称表示）。（以端

12、口名称表示）。(1) STP (1) STP 算法实现的具体过程算法实现的具体过程v初始状态初始状态 各台设备的各个端口在初始时会生成以自己为各台设备的各个端口在初始时会生成以自己为根桥的配置消息，根路径开销为根桥的配置消息，根路径开销为0 0，指定桥，指定桥ID ID 为为自身设备自身设备IDID，指定端口为本端口。，指定端口为本端口。v最优配置消息的选择最优配置消息的选择 各台设备都向外发送自己的配置消息，同时也各台设备都向外发送自己的配置消息，同时也会收到其他设备发送的配置消息。最优配置消息会收到其他设备发送的配置消息。最优配置消息的选择过程如表的选择过程如表1-21-2所示。所示。表1

13、-2 最优配置消息的选择过程步骤步骤内容内容1 1每个端口收到配置消息后的处理过程如下：每个端口收到配置消息后的处理过程如下：当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先级低时，设备会将接收到的配置消息丢弃，对该级低时，设备会将接收到的配置消息丢弃，对该端口的配置消息不作任何处理。端口的配置消息不作任何处理。当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先级高时，设备就用接收到的配置消息中的内容替级高时，设备就用接收到的配置消息中的内容替换该端口的配置消息中的内容。换该端口的配置消息中的内容。2 2设备将所有端口的配置

14、消息进行比较，选出最优的配设备将所有端口的配置消息进行比较，选出最优的配置消息。置消息。说明：说明：配置消息的比较原则如下：配置消息的比较原则如下： 根桥根桥ID ID 较小的配置消息优先级高；较小的配置消息优先级高； 若根桥若根桥ID ID 相同，则比较根路径开销，比较方相同，则比较根路径开销，比较方法为：用配置消息中的根路径开销加上本端口法为：用配置消息中的根路径开销加上本端口对应的路径开销，假设两者之和为对应的路径开销，假设两者之和为S S，则，则S S 较较小的配置消息优先级较高；小的配置消息优先级较高； 若根路径开销也相同，则依次比较指定桥若根路径开销也相同，则依次比较指定桥IDID

15、、指定端口指定端口IDID、接收该配置消息的端口、接收该配置消息的端口ID ID 等，等，上述值较小的配置消息优先级较高。上述值较小的配置消息优先级较高。v 根桥的选择根桥的选择 网络初始化时，网络中所有的网络初始化时，网络中所有的STP STP 设备都认为自设备都认为自己是己是“根桥根桥”，根桥，根桥ID ID 为自身的设备为自身的设备IDID。通过交。通过交换配置消息，设备之间比较根桥换配置消息，设备之间比较根桥IDID，网络中根桥，网络中根桥ID ID 最小的设备被选为根桥。最小的设备被选为根桥。v 根端口、指定端口的选择根端口、指定端口的选择 根端口、指定端口的选择过程如表根端口、指定

16、端口的选择过程如表1-31-3所示。所示。表表1-3 1-3 根端口和指定端口的选择过程根端口和指定端口的选择过程步骤步骤内容内容1 1非根桥设备将接收最优配置消息的那个端口定为根端口非根桥设备将接收最优配置消息的那个端口定为根端口2 2设备根据根端口的配置消息和根端口的路径开销，为每个端口计算一个指定端口设备根据根端口的配置消息和根端口的路径开销，为每个端口计算一个指定端口配置消息：配置消息：l根桥根桥ID ID 替换为根端口的配置消息的根桥替换为根端口的配置消息的根桥IDID；l根路径开销替换为根端口配置消息的根路径开销加上根端口对应的路径开销；根路径开销替换为根端口配置消息的根路径开销加

17、上根端口对应的路径开销；l指定桥指定桥ID ID 替换为自身设备的替换为自身设备的IDID；l指定端口指定端口ID ID 替换为自身端口替换为自身端口IDID。3 3设备使用计算出来的配置消息和需要确定端口角色的端口上的配置消息进行比较，设备使用计算出来的配置消息和需要确定端口角色的端口上的配置消息进行比较，并根据比较结果进行不同的处理：并根据比较结果进行不同的处理：l如果计算出来的配置消息优，则设备就将该端口定为指定端口，端口上的配置如果计算出来的配置消息优，则设备就将该端口定为指定端口，端口上的配置消息被计算出来的配置消息替换，并周期性向外发送；消息被计算出来的配置消息替换，并周期性向外发

18、送；l如果端口上的配置消息优，则设备不更新该端口的配置消息并将此端口阻塞，如果端口上的配置消息优，则设备不更新该端口的配置消息并将此端口阻塞，此端口将不再转发数据，只接收但不发送配置消息。此端口将不再转发数据，只接收但不发送配置消息。说明：说明： 在拓扑稳定状态，只有根端口和指定端口转发流在拓扑稳定状态，只有根端口和指定端口转发流量，其他的端口都处于阻塞状态，它们只接收量，其他的端口都处于阻塞状态，它们只接收STP STP 协议报文而不转发用户流量。协议报文而不转发用户流量。 一旦根桥、根端口、指定端口选举成功，则整个树形拓扑就建立完毕了。一旦根桥、根端口、指定端口选举成功，则整个树形拓扑就建

19、立完毕了。 下面结合例子说明下面结合例子说明STPSTP算法实现的计算过程。具体的组网如图算法实现的计算过程。具体的组网如图1-21-2所示，所示，Device ADevice A的优先级为的优先级为0 0，Device BDevice B的优先级为的优先级为1 1，Device CDevice C的优先级为的优先级为2 2，各，各个链路的路径开销分别为个链路的路径开销分别为5 5、1010、4 4。v各台设备的初始状态各台设备的初始状态如表1-4所示。表1-4 各台设备的初始状态设备端口名称端口的配置消息Device AAP10，0，0，AP1AP20，0，0，AP2Device BBP11

20、，0，1，BP1BP21，0，1，BP2Device CCP12，0，2，CP1CP22，0，2，CP2各台设备的比较过程及结果各台设备的比较过程及结果如表1-5所示。表1-5 各台设备的比较过程及结果设备比较过程比较后端口的配置消息Device Av端口AP1收到Device B的配置消息1，0，1，BP1，Device A发现本端口的配置消息0，0，0，AP1优于接收到的配置消息，就把接收到的配置消息丢弃。v端口AP2收到Device C的配置消息2，0，2，CP1，Device A发现本端口的配置消息0，0，0，AP2优于接收到的配置消息，就把接收到的配置消息丢弃。 vDevice A发

21、现自己各个端口的配置消息中根桥和指定桥都是自己，则认为自己是根桥，各个端口的配置消息都不作任何修改，以后周期性的向外发送配置消息。AP1：0，0，0，AP1AP2：0，0，0，AP2设备比较过程比较后端口的配置消息Device Bv端口BP1 收到来自Device A 的配置消息0，0，0，AP1，Device B 发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息1，0，1，BP1，于是更新端口BP1 的配置消息。v端口BP2 收到来自Device C 的配置消息2，0，2，CP2，Device B 发现本端口的配置消息1，0，1，BP2优于接收到的配置消息，就把接收到的配置消息丢弃。BP1：0，0，

22、0，AP1BP2：1，0，1，BP2vDevice B 对各个端口的配置消息进行比较，选出端口BP1的配置消息为最优配置消息，然后将端口BP1 定为根端口，它的配置消息不作改变。vDevice B 根据根端口BP1 的配置消息和根端口的路径开销5，为BP2 端口计算一个指定端口配置消息0，5，1，BP2。vDevice B 使用计算出来的配置消息0，5，1，BP2和端口BP2 上的配置消息进行比较，比较的结果是计算出来的配置消息较优，则Device B 将端口BP2 定为指定端口，它的配置消息被计算出来的配置消息替换，并周期性向外发送。根端口BP1：0，0，0，AP1指定端口BP2：0，5，1

23、，BP2设备设备比较过程比较过程比较后端口的配置比较后端口的配置消息消息DevicDevice Ce Cv端口端口CP1 CP1 收到来自收到来自Device A Device A 的配置消息的配置消息00，0 0，0 0，AP2AP2，Device C Device C 发现接发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息收到的配置消息优于本端口的配置消息22，0 0，2 2，CP1CP1，于是更新端口，于是更新端口CP1 CP1 的的配置消息。配置消息。v端口端口CP2 CP2 收到来自收到来自Device B Device B 端口端口BP2 BP2 更新前的配置消息更新前的配置消息11，0

24、0，1 1，BP2BP2，Device C Device C 发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息22，0 0，2 2，CP2CP2，于，于是更新端口是更新端口CP2CP2的配置消息。的配置消息。CP1CP1：00，0 0，0 0，AP2AP2CP2CP2：11，0 0，1 1，BP2BP2经过比较：经过比较：v端口端口CP1 CP1 的配置消息被选为最优的配置消息，端口的配置消息被选为最优的配置消息，端口CP1CP1就被定为根端口，它的就被定为根端口，它的配置消息不作改变。配置消息不作改变。v将计算出来的指定端口配置消息将计算出来的指定端口配置消息

25、00，1010，2 2，CP2CP2和端口和端口CP2 CP2 的配置消息进行的配置消息进行比较后，端口比较后，端口CP2 CP2 转为指定端口，它的配置消息被计算出来的配置消息替换。转为指定端口，它的配置消息被计算出来的配置消息替换。根端口根端口CP1CP1：00，0 0，0 0，AP2AP2指定端口指定端口CP2CP2：00，1010，2 2，CP2CP2v接着端口接着端口CP2 CP2 会收到会收到Device B Device B 更新后的配置消息更新后的配置消息00，5 5，1 1，BP2BP2，由于收到，由于收到的配置消息比原配置消息优，则的配置消息比原配置消息优，则Device

26、CDevice C触发更新过程。触发更新过程。v同时端口同时端口CP1 CP1 收到收到Device A Device A 周期性发送来的配置消息，比较后周期性发送来的配置消息，比较后Device C Device C 不不会触发更新过程。会触发更新过程。CP1CP1：00，0 0，0 0，AP2AP2CP2CP2：00，5 5，1 1，BP2BP2经过比较：经过比较：v端口端口CP2 CP2 的根路径开销的根路径开销9 9（配置消息的根路径开销（配置消息的根路径开销5+5+端口端口CP2 CP2 对应的路径开销对应的路径开销4 4）小于端口）小于端口CP1 CP1 的根路径开销的根路径开销1

27、010（配置消息的根路径开销（配置消息的根路径开销0+0+端口端口CP1 CP1 对应的对应的路径开销路径开销1010），所以端口），所以端口CP2 CP2 的配置消息被选为最优的配置消息，端口的配置消息被选为最优的配置消息，端口CP2 CP2 就就被定为根端口，它的配置消息就不作改变。被定为根端口，它的配置消息就不作改变。v将端口将端口CP1 CP1 的配置消息和计算出来的指定端口配置消息比较后，端口的配置消息和计算出来的指定端口配置消息比较后，端口CP1 CP1 被被阻塞，端口配置消息不变，同时不接收从阻塞，端口配置消息不变，同时不接收从Device A Device A 转发的数据，直到

28、新的情转发的数据，直到新的情况触发生成树的计算，比如从况触发生成树的计算，比如从Device B Device B 到到Device C Device C 的链路的链路down down 掉。掉。阻塞端口阻塞端口CP1CP1：00，0 0，0 0，AP2AP2根端口根端口CP2CP2：00，5 5，1 1，BP2BP2经过上表的比较过程，此时以经过上表的比较过程，此时以Device ADevice A为根桥的生成树就确定下来了，为根桥的生成树就确定下来了，形状如图形状如图1-31-3所示。所示。(2) STP (2) STP 的配置消息传递机制的配置消息传递机制v当网络初始化时，所有的设备都将

29、自己作为根桥，生成以当网络初始化时，所有的设备都将自己作为根桥，生成以自己为根的配置消息，并以自己为根的配置消息，并以Hello TimeHello Time为周期定时向外发送。为周期定时向外发送。v接收到配置消息的端口如果是根端口，且接收的配置消息接收到配置消息的端口如果是根端口，且接收的配置消息比该端口的配置消息优，则设备将配置消息中携带的比该端口的配置消息优，则设备将配置消息中携带的Message AgeMessage Age按照一定的原则递增，并启动定时器为这条配按照一定的原则递增，并启动定时器为这条配置消息计时，同时将此配置消息从设备的指定端口转发出去。置消息计时，同时将此配置消息从

30、设备的指定端口转发出去。v如果指定端口收到的配置消息比本端口的配置消息优先级如果指定端口收到的配置消息比本端口的配置消息优先级低时，会立刻发出自己的更好的配置消息进行回应。低时，会立刻发出自己的更好的配置消息进行回应。v如果某条路径发生故障，则这条路径上的根端口不会再收如果某条路径发生故障，则这条路径上的根端口不会再收到新的配置消息，旧的配置消息将会因为超时而被丢弃，设到新的配置消息，旧的配置消息将会因为超时而被丢弃，设备重新生成以自己为根的配置消息并向外发送，从而引发生备重新生成以自己为根的配置消息并向外发送，从而引发生成树的重新计算，得到一条新的通路替代发生故障的链路，成树的重新计算，得到

31、一条新的通路替代发生故障的链路，恢复网络连通性。恢复网络连通性。 不过，重新计算得到的新配置消息不会立刻就传不过，重新计算得到的新配置消息不会立刻就传遍整个网络，因此旧的根端口和指定端口由于没有遍整个网络，因此旧的根端口和指定端口由于没有发现网络拓扑变化，将仍按原来的路径继续转发数发现网络拓扑变化，将仍按原来的路径继续转发数据。如果新选出的根端口和指定端口立刻就开始数据。如果新选出的根端口和指定端口立刻就开始数据转发的话，可能会造成暂时性的环路。据转发的话，可能会造成暂时性的环路。(3) STP (3) STP 定时器定时器 STPSTP计算中，需要使用三个重要的时间参数：计算中，需要使用三个

32、重要的时间参数：Forward Forward DelayDelay、Hello TimeHello Time和和Max AgeMax Age。vForward DelayForward Delay为设备状态迁移的延迟时间。链路故障会为设备状态迁移的延迟时间。链路故障会引发网络重新进行生成树的计算，生成树的结构将发生相应引发网络重新进行生成树的计算，生成树的结构将发生相应的变化。不过重新计算得到的新配置消息无法立刻传遍整个的变化。不过重新计算得到的新配置消息无法立刻传遍整个网络，如果新选出的根端口和指定端口立刻就开始数据转网络，如果新选出的根端口和指定端口立刻就开始数据转发的话，可能会造成暂时

33、性的环路。为此，发的话，可能会造成暂时性的环路。为此，STP STP 采用了一种采用了一种状态迁移的机制，新选出的根端口和指定端口要经过状态迁移的机制，新选出的根端口和指定端口要经过2 2倍的倍的Forward Delay Forward Delay 延时后才能进入转发状态，这个延时保证了延时后才能进入转发状态，这个延时保证了新的配置消息已经传遍整个网络。新的配置消息已经传遍整个网络。vHello TimeHello Time用于设备检测链路是否存在故障。设备每隔用于设备检测链路是否存在故障。设备每隔Hello TimeHello Time时间会向周围的设备发送时间会向周围的设备发送hello

34、hello报文，以确认链报文，以确认链路是否存在故障。路是否存在故障。vMax AgeMax Age是用来判断配置消息在设备内保存时间是否是用来判断配置消息在设备内保存时间是否“过过时时”的参数，设备会将过时的配置消息丢弃。的参数，设备会将过时的配置消息丢弃。1.1.2 MSTP 简介1. MSTP 1. MSTP 产生的背景产生的背景(1) STP(1) STP、RSTP RSTP 存在的不足存在的不足 STPSTP不能快速迁移，即使是在点对点链路或边缘不能快速迁移，即使是在点对点链路或边缘端口（边缘端口指的是该端口直接与用户终端相连，端口（边缘端口指的是该端口直接与用户终端相连，而没有连接

35、到其它设备或共享网段上），也必须等而没有连接到其它设备或共享网段上），也必须等待待2 2倍的倍的ForwardForwardDelayDelay的时间延迟，端口才能迁移到转发状态。的时间延迟，端口才能迁移到转发状态。 RSTPRSTP（Rapid Spanning Tree ProtocolRapid Spanning Tree Protocol，快速生，快速生成树协议）是成树协议）是STPSTP协议的优化版。其协议的优化版。其“快速快速”体现在，体现在，当一个端口被选为根端口和指定端口后，其进入转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，从而缩短了发状态的

36、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。网络最终达到拓扑稳定所需要的时间。说明：说明：v RSTPRSTP中，根端口的端口状态快速迁移的条件是：中，根端口的端口状态快速迁移的条件是：本设备上旧的根端口已经停止转发数据，而且本设备上旧的根端口已经停止转发数据，而且上游指定端口已经开始转发数据。上游指定端口已经开始转发数据。v RSTPRSTP中，指定端口的端口状态快速迁移的条件中，指定端口的端口状态快速迁移的条件是：指定端口是边缘端口或者指定端口与点对是：指定端口是边缘端口或者指定端口与点对点链路相连。如果指定端口是边缘端口，则指点链路相连。如果指定端口是边缘端口，

37、则指定端口可以直接进入转发状态；如果指定端口定端口可以直接进入转发状态；如果指定端口连接着点对点链路，则设备可以通过与下游设连接着点对点链路，则设备可以通过与下游设备握手，得到响应后即刻进入转发状态。备握手，得到响应后即刻进入转发状态。 RSTP RSTP 可以快速收敛，但是和可以快速收敛，但是和STP STP 一样存在以一样存在以下缺陷：局域网内所有网桥共享一棵生成树，不下缺陷：局域网内所有网桥共享一棵生成树，不能按能按VLAN VLAN 阻塞冗余链路，所有阻塞冗余链路，所有VLAN VLAN 的报文都沿的报文都沿着一棵生成树进行转发。着一棵生成树进行转发。(2) MSTP (2) MSTP

38、 的特点的特点 MSTPMSTP（Multiple Spanning Tree ProtocolMultiple Spanning Tree Protocol，多生成树协，多生成树协议）可以弥补议）可以弥补STP STP 和和RSTPRSTP的缺陷，它既可以快速收敛，也能的缺陷，它既可以快速收敛，也能使不同使不同VLAN VLAN 的流量沿各自的路径转发，从而为冗余链路提的流量沿各自的路径转发，从而为冗余链路提供了更好的负载分担机制。供了更好的负载分担机制。MSTP MSTP 的特点如下：的特点如下：v MSTP MSTP 设置设置VLAN VLAN 映射表（即映射表（即VLAN VLAN 和

39、生成树的对应关系和生成树的对应关系表），把表），把VLAN VLAN 和生成树联系起来。通过增加和生成树联系起来。通过增加“实例实例”（将（将多个多个VLAN VLAN 整合到一个集合中）这个概念，将多个整合到一个集合中）这个概念，将多个VLAN VLAN 捆绑捆绑到一个实例中，以节省通信开销和资源占用率。到一个实例中，以节省通信开销和资源占用率。v MSTP MSTP 把一个交换网络划分成多个域，每个域内形成多棵把一个交换网络划分成多个域，每个域内形成多棵生成树，生成树之间彼此独立。生成树，生成树之间彼此独立。v MSTP MSTP 将环路网络修剪成为一个无环的树型网络，避免报将环路网络修剪

40、成为一个无环的树型网络，避免报文在环路网络中的增生和无限循环，同时还提供了数据转发文在环路网络中的增生和无限循环，同时还提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现的多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN VLAN 数据的负载数据的负载分担。分担。v MSTP MSTP 兼容兼容STP STP 和和RSTPRSTP。2. MSTP 2. MSTP 的基本概念的基本概念 在图在图1-41-4中的每台设备都运行中的每台设备都运行MSTPMSTP。下面将结合图形解释。下面将结合图形解释MSTPMSTP的一些的一些基本概念。基本概念。(1) MST (1) MST 域域 MST MST 域（

41、域（Multiple Spanning Tree RegionsMultiple Spanning Tree Regions，多生成树域）是由，多生成树域）是由交换网络中的多台设备以及它们之间的网段所构成。这些设备具有交换网络中的多台设备以及它们之间的网段所构成。这些设备具有下列特点：下列特点：都启动了都启动了MSTPMSTP；具有相同的域名；具有相同的域名；具有相同的具有相同的VLAN VLAN 到生成树实例映射配置；到生成树实例映射配置；具有相同的具有相同的MSTP MSTP 修订级别配置；修订级别配置；这些设备之间在物理上有链路连通。这些设备之间在物理上有链路连通。例如图例如图1-41-

42、4中的区域中的区域A0A0，域内所有设备都有相同的，域内所有设备都有相同的MSTMST域配置：域配置：域名相同；域名相同；VLAN VLAN 与生成树实例的映射关系相同（与生成树实例的映射关系相同（VLAN1 VLAN1 映射到生成树实例映射到生成树实例1 1，VLAN2VLAN2映射到生成树实例映射到生成树实例2 2，其余，其余VLAN VLAN 映射到映射到CISTCIST。其中，。其中，CIST CIST 即指生成树实例即指生成树实例0 0）；）；相同的相同的MSTP MSTP 修订级别（此配置在图中没有体现）。修订级别（此配置在图中没有体现）。一个交换网络可以存在多个一个交换网络可以存

43、在多个MST MST 域。用户可以通过域。用户可以通过MSTP MSTP 配置命令配置命令把多台设备划分在同一个把多台设备划分在同一个MST MST 域内。域内。(2) VLAN (2) VLAN 映射表映射表 VLANVLAN映射表是映射表是MSTMST域的一个属性，用来描述域的一个属性，用来描述VLANVLAN和生成树和生成树实例的映射关系。实例的映射关系。 例如图例如图1-41-4中，域中，域A0A0的的VLANVLAN映射表就是：映射表就是：VLAN1VLAN1映射到生成映射到生成树实例树实例1 1，VLAN2VLAN2映射到生成树实例映射到生成树实例2 2，其余，其余VLANVLAN

44、映射到映射到CISTCIST。MSTPMSTP就是根据就是根据VLANVLAN映射表来实现负载分担的。映射表来实现负载分担的。(3) IST(3) IST IST IST（Internal Spanning TreeInternal Spanning Tree，内部生成树）是，内部生成树）是MST MST 域域内的一棵生成树。内的一棵生成树。 IST IST 和和CSTCST（Common Spanning TreeCommon Spanning Tree，公共生成树）共同，公共生成树）共同构成整个交换网络的生成树构成整个交换网络的生成树CISTCIST（Common and Internal

45、 Common and Internal Spanning TreeSpanning Tree，公共和内部生成树）。，公共和内部生成树）。IST IST 是是CIST CIST 在在MST MST 域内的片段。域内的片段。 例如图例如图1-41-4中中CISTCIST在每个在每个MSTMST域内都有一个片段，这个片段域内都有一个片段，这个片段就是各个域内的就是各个域内的ISTIST。(4) CST(4) CST CST CST 是连接交换网络内所有是连接交换网络内所有MST MST 域的单生成树。如果把每域的单生成树。如果把每个个MST MST 域看作是一个域看作是一个“设备设备”，CST C

46、ST 就是这些就是这些“设备设备”通过通过STP STP 协议、协议、RSTP RSTP 协议计算生成的一棵生成树。协议计算生成的一棵生成树。 例如图例如图1-41-4中红色线条描绘的就是中红色线条描绘的就是CSTCST。(5) CIST(5) CIST CIST CIST 是连接一个交换网络内所有设备的单生成树，由是连接一个交换网络内所有设备的单生成树，由IST IST 和和CST CST 共同构成。共同构成。 例如图例如图1-41-4中，每个中，每个MSTMST域内的域内的ISTIST加上加上MSTMST域间的域间的CSTCST就构就构成整个网络的成整个网络的CISTCIST。(6) MS

47、TI(6) MSTI 一个一个MST MST 域内可以通过域内可以通过MSTP MSTP 生成多棵生成树，各棵生成生成多棵生成树，各棵生成树之间彼此独立。每棵生成树都称为一个树之间彼此独立。每棵生成树都称为一个MSTIMSTI（Multiple Multiple Spanning Tree InstanceSpanning Tree Instance，多生成树实例）。，多生成树实例）。 例如图例如图1-41-4中，每个域内可以存在多棵生成树，每棵生成中，每个域内可以存在多棵生成树，每棵生成树和相应的树和相应的VLANVLAN对应。这些生成树就被称为对应。这些生成树就被称为MSTIMSTI。(7

48、) (7) 域根域根 MST MST 域内域内IST IST 和和MSTI MSTI 的根桥就是域根。的根桥就是域根。MST MST 域内各棵生域内各棵生成树的拓扑不同，域根也可能不同。成树的拓扑不同，域根也可能不同。 例如图例如图1-41-4中，区域中，区域D0 D0 中，生成树实例中，生成树实例1 1 的域根为设备的域根为设备B B，生成树实例生成树实例2 2 的域根为设备的域根为设备C C。(8) (8) 总根总根 总根（总根（Common Root BridgeCommon Root Bridge）是指）是指CIST CIST 的根桥。的根桥。 例如图例如图1-41-4中，总根为区域中

49、，总根为区域A0 A0 内的某台设备。内的某台设备。(9) (9) 域边界端口域边界端口 域边界端口是指位于域边界端口是指位于MST MST 域的边缘，用于连接不同域的边缘，用于连接不同MST MST 域、域、MST MST 域和运行域和运行STPSTP的区域、的区域、MST MST 域和运行域和运行RSTP RSTP 的区域的端口。的区域的端口。 在进行在进行MSTPMSTP计算的时候，域边界端口在计算的时候，域边界端口在MSTMST实例上的角色实例上的角色和和CISTCIST的角色保持一致，即如果域边界端口在的角色保持一致，即如果域边界端口在CISTCIST上的角色上的角色是是Master

50、Master端口，则它在域内所有端口，则它在域内所有MSTMST实例上的角色也是实例上的角色也是MasterMaster端口。例如图端口。例如图1-41-4中，如果区域中，如果区域A0 A0 的一台设备和区域的一台设备和区域D0 D0 的一台设备的第一个端口相连，整个交换网络的总根位的一台设备的第一个端口相连，整个交换网络的总根位于于A0 A0 内，则区域内，则区域D0 D0 中这台设备上的第一个端口就是区域中这台设备上的第一个端口就是区域D0 D0 的域边界端口。的域边界端口。说明：说明： 目前设备不支持对域边界端口的识别，如果与支持域边界目前设备不支持对域边界端口的识别，如果与支持域边界端

51、口识别的其他厂商的设备互通，会引起其他厂商的设备对端口识别的其他厂商的设备互通，会引起其他厂商的设备对域边界端口的识别出现问题。域边界端口的识别出现问题。(10) (10) 端口角色端口角色 在在MSTP MSTP 的计算过程中，端口角色主要有根端口、指定端的计算过程中，端口角色主要有根端口、指定端口、口、Master Master 端口、端口、AlternateAlternate端口、端口、Backup Backup 端口等。端口等。 根端口：负责向根桥方向转发数据的端口。根端口：负责向根桥方向转发数据的端口。 指定端口：负责向下游网段或设备转发数据的端口。指定端口：负责向下游网段或设备转发

52、数据的端口。 Master Master 端口：连接端口：连接MST MST 域到总根的端口，位于整个域到域到总根的端口，位于整个域到总根的最短路径上。总根的最短路径上。 Alternate Alternate 端口：根端口和端口：根端口和Master Master 端口的备份端口。当端口的备份端口。当根端口或根端口或Master Master 端口被阻塞后，端口被阻塞后，Alternate Alternate 端口将成为端口将成为新的根端口或新的根端口或Master Master 端口。端口。 Backup Backup 端口：指定端口的备份端口。当指定端口被阻塞端口：指定端口的备份端口。当

53、指定端口被阻塞后，后，Backup Backup 端口就会快速转换为新的指定端口，并无时端口就会快速转换为新的指定端口，并无时延的转发数据。当开启了延的转发数据。当开启了MSTP MSTP 的同一台设备的两个端口的同一台设备的两个端口互相连接时就存在一个环路，此时设备会将其中一个端互相连接时就存在一个环路，此时设备会将其中一个端口阻塞，口阻塞，Backup Backup 端口是被阻塞的那个端口。端口是被阻塞的那个端口。端口在不同的生成树实例中可以担任不同的角色。端口在不同的生成树实例中可以担任不同的角色。请参考图请参考图1-51-5理解上述概念。图中：理解上述概念。图中： 设备设备A A、B B、C C、D D 构成一个构成一个MST MST 域。域。 设备设备A A 的端口的端口1 1、端口、端口2 2 向总根方向连接。向总根方向连接。 设备设备C C 的端口的端口5 5、端口、端口6 6 构成了环路。构成了环路。 设备设备D D 的端口的端口3 3、端口、端口4