生成樹(shù)協(xié)議將冗余鏈路自動(dòng)切換為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連通性

在組網(wǎng)中，很可能會(huì)出現(xiàn)環(huán)路或者稱(chēng)冗余鏈路，為避免形成廣播風(fēng)暴，需要一種方法來(lái)避免形成環(huán)路，并且在主鏈路故障中斷時(shí)候，可以將冗余鏈路自動(dòng)切換為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，以恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通性。生成樹(shù)協(xié)議（STP、RSTP、MSTP）就可以實(shí)現(xiàn)這樣的功能。

STP（802.1D，Spanning Tree Protocol，生成樹(shù)協(xié)議）

基本思想

將網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫藜魹闃?shù)形拓?fù)?，拓?fù)鋱D形狀與一棵樹(shù)相似，這樣就不會(huì)產(chǎn)生環(huán)路了。

在每個(gè)運(yùn)行STP協(xié)議的設(shè)備上依據(jù)一定的準(zhǔn)則選舉出一個(gè)樹(shù)根節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)中的根橋，其他節(jié)點(diǎn)為非樹(shù)根節(jié)點(diǎn)。

每一個(gè)非樹(shù)根節(jié)點(diǎn)，會(huì)選擇最優(yōu)的路徑和根橋相連，每個(gè)非樹(shù)根節(jié)點(diǎn)上位于最優(yōu)路徑的端口，為該非樹(shù)根節(jié)點(diǎn)的根端口。

如果非樹(shù)根節(jié)點(diǎn)存在冗余鏈路，則會(huì)對(duì)相應(yīng)端口進(jìn)行阻塞

基本概念介紹

根橋（Root Bridge）：是整個(gè)生成樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)，所有網(wǎng)橋中優(yōu)先級(jí)最高的橋。

指定橋（Designate Bridge）：負(fù)責(zé)一個(gè)物理段（相對(duì)于兩個(gè)網(wǎng)橋而言是一個(gè)物理段）上數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的橋。

根端口（Root Port）：指一個(gè)網(wǎng)橋上距離跟橋最近的端口。根橋上沒(méi)有根端口，只有非根橋上有且僅有一個(gè)根端口。

指定端口（Designate Port）：指定橋上的端口，就是用于轉(zhuǎn)發(fā)生成樹(shù)信息報(bào)文的端口。根橋上全是指定端口。

候補(bǔ)端口（Alternate Port）：用來(lái)為根端口或指定端口做備份的端口，即為最終需要阻塞的端口。

橋ID（Bridge ID）：每一個(gè)運(yùn)行STP協(xié)議的網(wǎng)橋都會(huì)有一個(gè)橋ID，用于在網(wǎng)絡(luò)中唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)橋，由橋優(yōu)先級(jí)和橋MAC地址組成，橋優(yōu)先級(jí)占2字節(jié)，橋MAC地址占6個(gè)字節(jié)。橋優(yōu)先級(jí)只能是4096的整數(shù)倍，最大為61440，默認(rèn)為32768。

路徑開(kāi)銷(xiāo)（Path Cost）：STP中每條鏈路都具有開(kāi)銷(xiāo)值，默認(rèn)的開(kāi)銷(xiāo)值取決于鏈路的帶寬，帶寬越大，開(kāi)銷(xiāo)越小。例如IEEE標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)銷(xiāo)，鏈路速度為10Gbps開(kāi)銷(xiāo)為2，速度為100Mbps時(shí)開(kāi)銷(xiāo)為19，速度為10Mbps時(shí)候開(kāi)銷(xiāo)為100。

BPDU（Bridge Protocol Data Unit，橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）：用于網(wǎng)橋之間傳遞BPDU來(lái)交互協(xié)議信息。BPDU分為配置BPDU和TCN BPDU。配置BPDU用來(lái)進(jìn)行生成樹(shù)的計(jì)算和維護(hù)生成樹(shù)拓?fù)涞膱?bào)文。TCN BPDU是當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變時(shí)候，用來(lái)通知相關(guān)橋設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的報(bào)文。

BPDU報(bào)文分析

Protocol Identifier：固定為0x0000，表示是生成樹(shù)協(xié)議

Protocol Version Identifier：協(xié)議版本號(hào)，STP版本號(hào)為0x00

BPDU Type：配置BPDU類(lèi)型為0x00，TCN BPDU類(lèi)型為0x80

Flags：由8位組成，最低位為T(mén)C標(biāo)志位，最高位為T(mén)CA標(biāo)志位，其他6位保留。當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)候，下游網(wǎng)橋?qū)?huì)從根端口發(fā)送TCN BPDU報(bào)文，TC標(biāo)志位置為1，上游網(wǎng)橋收到后進(jìn)行相應(yīng)處理，回復(fù)配置BPDU報(bào)文，TCA標(biāo)志位置為1.

Root Identifier：根橋ID，包含優(yōu)先級(jí)和MAC地址，標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的根橋。

Root Path Cost：根路徑開(kāi)銷(xiāo)，指從發(fā)送該配置BPDU的網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最小路徑開(kāi)銷(xiāo)，是所有鏈路開(kāi)銷(xiāo)的代數(shù)和。

Bridge Identifier：發(fā)送該配置BPDU的網(wǎng)橋ID，即該指定橋的ID。

Port Identifier：發(fā)送該配置BPDU的網(wǎng)橋的發(fā)送端口ID。

Message Age：從根橋生成配置BPDU開(kāi)始，到當(dāng)前時(shí)間為止配置BPDU的存活時(shí)間。

Max Age：配置BPDU存活的最大時(shí)間。

Hello Time：根橋生成并發(fā)送配置BPDU的周期，默認(rèn)為2s

Forward Delay：配置BPDU傳播到全網(wǎng)的最大時(shí)延，默認(rèn)為15s

接口狀態(tài)

當(dāng)交換機(jī)的一個(gè)接口被激活后，該接口會(huì)從禁用狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)入阻塞狀態(tài)。阻塞狀態(tài)的接口如果被選舉為根接口或者指定接口，那么它將從阻塞狀態(tài)進(jìn)入偵聽(tīng)狀態(tài)，并在偵聽(tīng)狀態(tài)停留15s（轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間），為了讓STP完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算。15s后如果還是根接口或者是指定接口，就會(huì)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)交換機(jī)沒(méi)有學(xué)習(xí)到任何MAC地址，這個(gè)狀態(tài)也要停留15秒，之后才會(huì)變成轉(zhuǎn)發(fā)態(tài)。

計(jì)算過(guò)程

確定跟橋

每一個(gè)交換機(jī)啟動(dòng)stp服務(wù)，都會(huì)認(rèn)為自己是跟橋，并向外發(fā)送以自己為根橋的配置BPDU報(bào)文。

交換機(jī)接收到BPDU報(bào)文，會(huì)和自己的橋ID對(duì)比，橋ID由優(yōu)先級(jí)和mac地址組成，先比較優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)相同，再比較mac地址，值越小就會(huì)認(rèn)為更優(yōu)。比如接收到BPDU報(bào)文的root id為8192-0000.0000.0001，自己的橋id為32768-0000.0000.0002，因?yàn)橄缺容^優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)8192優(yōu)于32768，則認(rèn)為自己不是根橋，就不發(fā)送認(rèn)為自己是根橋的BPDU了，并通過(guò)接收到的BPDU報(bào)文更新自身的配置BPDU。直到網(wǎng)絡(luò)中所有的交換機(jī)都達(dá)成一致，認(rèn)為某一個(gè)交換機(jī)為根橋，根橋的選舉結(jié)束，從而確認(rèn)唯一根橋。

確定端口角色

當(dāng)確認(rèn)自己本身不是根橋的同時(shí)就開(kāi)始確認(rèn)端口角色了。

確定根端口

當(dāng)一個(gè)交換機(jī)多個(gè)接口同時(shí)接收到了根橋發(fā)來(lái)的配置BPDU報(bào)文，會(huì)獲取Root Path Cost，也就是根路徑開(kāi)銷(xiāo)，與接收端口的鏈路開(kāi)銷(xiāo)相加，得到此端口到根橋的根路徑開(kāi)銷(xiāo)，對(duì)比，根路徑開(kāi)銷(xiāo)值最小的作為根端口。

如果根路徑開(kāi)銷(xiāo)相同，對(duì)比BPDU報(bào)文中的Bridge Identifier，也就是發(fā)送該BPDU報(bào)文指定橋的ID，ID小的作為根端口。

如果指定橋ID也相同，則對(duì)比Port Identifier，發(fā)送口的端口ID，ID小的作為根端口

確定指定端口和Alternate備份端口

當(dāng)確定根端口后，會(huì)將通過(guò)自己從根端口收到的BPDU報(bào)文計(jì)算生成的配置BPDU報(bào)文與非根端口接收到的配置BPDU進(jìn)行比較，依次對(duì)比根路徑開(kāi)銷(xiāo)、指定橋和端口id，自己計(jì)算產(chǎn)生的BPDU優(yōu)于接收到的，則將此接收到的端口設(shè)置為指定端口，否則設(shè)置為Alternate端口（即阻塞起來(lái)）。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)

當(dāng)有端口斷開(kāi)或新網(wǎng)橋加入時(shí)，拓?fù)浒l(fā)生了改變，就會(huì)使用到TCN BPDU報(bào)文，目的是讓STP能快速的收斂。

產(chǎn)生BPDU報(bào)文的條件：

網(wǎng)橋上有端口轉(zhuǎn)變?yōu)镕orwarding轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，且該網(wǎng)橋至少包含一個(gè)指定端口。

網(wǎng)橋上有端口從Forwarding狀態(tài)或Learning狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)锽locking狀態(tài)。

拓?fù)涓淖儠r(shí)候STP處理步驟：

會(huì)從該發(fā)生變化的交換機(jī)的根端口發(fā)送TCN BPDU報(bào)文

上游交換機(jī)收到TCN BPDU報(bào)文，會(huì)將下一個(gè)配置BPDU報(bào)文中的TCA置為1，發(fā)送給下游交換機(jī)，來(lái)確保通往根橋的鏈路有效性

重復(fù)1,2步驟，直到根橋交換機(jī)收到TCN BPDU報(bào)文，并將下一個(gè)配置BPDU報(bào)文中的TC置為1，發(fā)送給下游所有的交換機(jī)，各網(wǎng)橋收到TC置為1的配置BPDU報(bào)文后，會(huì)將MAC地址老化時(shí)間縮短為15秒

STP的不足

為避免環(huán)路，每一個(gè)端口在確認(rèn)為根端口或指定端口后仍需要等待30s才能進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中有大量主機(jī)時(shí)候，頻繁上下線會(huì)導(dǎo)致頻繁發(fā)送TCN BPDU報(bào)文，導(dǎo)致網(wǎng)橋MAC地址老化時(shí)間長(zhǎng)期為15s。

RSTP（802.1W，Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成樹(shù)協(xié)議）

STP與RSTP區(qū)別概要

STP與RSTP的接口狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系

RSTP端口會(huì)在Discarding狀態(tài)完成角色的確定，當(dāng)端口確定為根端口或指定端口后，經(jīng)過(guò)Forward Delay時(shí)間會(huì)進(jìn)入Learning狀態(tài)，比STP就少一個(gè)Forward Delay時(shí)間，并且有P/A快速機(jī)制，可以直接從Discarding直接到Forwarding狀態(tài)。不是根端口或指定端口就會(huì)維持Discarding狀態(tài)。

端口角色

根端口和指定端口角色的定義和STP相同，就不說(shuō)了。

較STP新增了兩個(gè)端口概念，替代接口和備份接口。但同樣都是阻塞起來(lái)的，只是為了指定端口出故障時(shí)可以快速收斂。

替代接口（Alternate）

可以理解為根接口的備份接口，是由于收到了其他設(shè)備發(fā)送的BPDU且優(yōu)于自身所要發(fā)送的BPDU從而被阻塞的接口。當(dāng)根端口進(jìn)入阻塞狀態(tài)時(shí)，會(huì)選擇優(yōu)先級(jí)最高的替代接口作為新的根端口。當(dāng)對(duì)端端口是Forwarding狀態(tài)，則可以立即進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

備份接口（Backup）

一臺(tái)設(shè)備上收到了自己所發(fā)送的BPDU從而被阻塞的接口。

如圖，LSW2上的GE 0/0/3阻塞，因?yàn)槭鞘盏搅薒SW3的BPDU報(bào)文，形成了環(huán)路，且收到的BPDU報(bào)文比自己的優(yōu)，從而阻塞，就變成了替代接口。而LSW2上的GE 0/0/5，因?yàn)槭盏降氖亲约喊l(fā)送過(guò)來(lái)的BPDU報(bào)文且端口id較大被阻塞，從而變成備份接口。

BPDU報(bào)文

與STP BPDU相比較

Protocol Version Identifier為2

BPDU Type為0x02，表示為RST BPDU

BPDU flags使用全部的8位

在報(bào)文的最后增加了Versionl Length字段，值為0，表示本BPDU中不包含Versionl內(nèi)容。

最高位和最低位TCA和TC與STP相同。Agreement（同意）及Proposal（提議）用于RSTP的P/A機(jī)制，會(huì)大大提高RSTP的收斂速度。Port Role（接口角色）兩個(gè)bit位，01表示根接口，10表示替代接口，11表示指定接口，00保留。Forwarding（轉(zhuǎn)發(fā)）和Learning（學(xué)習(xí)）用于表示該RST BPDU發(fā)送接口的接口狀態(tài)。

RSTP與STP不同，在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后，STP的非根橋之會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)根橋發(fā)來(lái)的BPDU報(bào)文，而RSTP無(wú)論是非根橋還是根橋都會(huì)周期性的發(fā)送BPDU。

在STP中只有在指定端口收到低優(yōu)先級(jí)的配置BPDU時(shí)才會(huì)立即回應(yīng)（發(fā)送自己計(jì)算的配置BPDU報(bào)文），阻塞狀態(tài)端口不會(huì)對(duì)低優(yōu)先級(jí)的配置BPDU做出回應(yīng)。

在RSTP中，指定端口或阻塞狀態(tài)的端口收到低優(yōu)先級(jí)的RST BPDU，也可以立即對(duì)其做出回應(yīng)。

P/A快速收斂機(jī)制

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中增加新的鏈路或故障鏈路恢復(fù)時(shí)，鏈路兩端必有一個(gè)端口的角色是指定端口，在STP中，該指定端口需要等待30s才能進(jìn)入Forwarding狀態(tài)。

P/A機(jī)制是指定端口可以通過(guò)與對(duì)端網(wǎng)橋進(jìn)行一次握手，即可快速進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，無(wú)需任何定時(shí)器。

前提條件是必須是點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路。

當(dāng)新鏈路連接時(shí)候，鏈路兩端的端口初始都為指定端口并處于阻塞的狀態(tài)。

當(dāng)指定端口處于Discarding和Learning狀態(tài)時(shí)，所發(fā)送的BPDU中的Proposal位將被置為1，端口的角色位11，是指定端口。（都是指定端口發(fā)的喲）

收到Proposal置位的RST BPDU報(bào)文后，交換機(jī)會(huì)判斷接收端口是否為根端口，如果是根端口，會(huì)進(jìn)行同步過(guò)程，同步過(guò)程是阻塞除邊緣端口（直接與用戶(hù)終端相連，沒(méi)有連接到其他交換機(jī)或者網(wǎng)橋，一般需要手動(dòng)配置為邊緣端口，可以忽略Forward Delay時(shí)間直接進(jìn)入Forwarding狀態(tài)，無(wú)時(shí)延）之外的所有端口，為了消除本交換機(jī)產(chǎn)生環(huán)路的可能。

完成同步過(guò)程后，根端口進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)并從根端口回發(fā)Agreement置為1的RST BPDU報(bào)文，內(nèi)容復(fù)制收到的Proposal置為的RST BPDU報(bào)文，唯一不同的就是Flags字段的Agreement也置為1。

收到Agreement置1的BPDU報(bào)文后，該接口會(huì)立即進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

同步過(guò)程阻塞的接口也會(huì)繼續(xù)往下進(jìn)行這個(gè)過(guò)程。

如果指定端口發(fā)出Proposal置位的BPDU后沒(méi)有收到Agreement BPDU報(bào)文，則該端口需要等待30s（兩個(gè)延遲時(shí)間）才會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

拓?fù)涓淖兲幚?/p>

在STP中，端口變?yōu)镕orwarding狀態(tài)或從Forwarding變?yōu)锽locking狀態(tài)均會(huì)觸發(fā)拓?fù)涓淖兲幚磉^(guò)程，而RSTP只在非邊緣端口轉(zhuǎn)為Forwarding狀態(tài)時(shí)才會(huì)觸發(fā)處理過(guò)程。

當(dāng)交換機(jī)由非邊緣端口轉(zhuǎn)變?yōu)镕orwarding狀態(tài)時(shí)，網(wǎng)橋會(huì)在兩倍的Hello Time時(shí)間內(nèi)向根端口以及指定端口發(fā)送TC置位為1的RST BPDU，同時(shí)清除這些端口學(xué)習(xí)到的MAC地址。

其他交換機(jī)收到TC置位的RST BPDU時(shí)候，會(huì)清除接收TC報(bào)文的端口以及邊緣端口之外的其余端口MAC地址，并同樣會(huì)在兩倍的Hello Time時(shí)間內(nèi)向根端口以及指定端口發(fā)送TC置位為1的RST BPDU報(bào)文。

交換機(jī)收到TC置位的RST BPDU后不需要在Max Age+Forward Delay時(shí)間內(nèi)將MAC地址老化時(shí)間設(shè)置為Forward Delay，而是直接清除端口MAC地址，重新進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)更快的收斂。

注：本人使用華為模擬器，拓?fù)涓淖兪盏酵負(fù)涓淖兊膱?bào)文，并沒(méi)有立即清除端口mac，好像是一個(gè)Foreard Delay時(shí)間后才清除mac。

RSTP和STP的兼容

當(dāng)運(yùn)行RSTP的交換機(jī)連續(xù)3次接收到配置BPDU時(shí)候，認(rèn)為改端口和STP相連，該端口將切換到STP協(xié)議運(yùn)行。

MSTP（802.1S，Multiple Spanning Tree Protocol，多生成樹(shù)協(xié)議）

基本思想

基于實(shí)例（Instance）計(jì)算出多棵生成樹(shù)，每個(gè)實(shí)例都會(huì)生成自己的生成樹(shù)，并且每個(gè)實(shí)例可以包含一個(gè)或多個(gè)VLAN，每一個(gè)VLAN只能映射到一個(gè)實(shí)例。交換機(jī)可以通過(guò)配置多個(gè)實(shí)例，實(shí)現(xiàn)不同VLAN組之間的負(fù)載分擔(dān)。

基本概念解釋

MST域是一個(gè)具有相同域名、修訂級(jí)別和摘要信息的網(wǎng)橋或交換機(jī)構(gòu)成的集合，一個(gè)域可以包含多個(gè)實(shí)例。

域名，本域的名稱(chēng)，MSTP中每一個(gè)域都有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的名稱(chēng)，配置不同域名會(huì)被認(rèn)為屬于不同的域。

修訂級(jí)別，目前保留，默認(rèn)為0。

配置摘要，由網(wǎng)橋的vlan和實(shí)例映射關(guān)系生成的長(zhǎng)度為16字節(jié)的HMAC-MD5簽名。

IST是MST域內(nèi)的一顆生成樹(shù)，每顆生成樹(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)例。實(shí)例號(hào)為0，一定存在的

MSTI是多生成樹(shù)實(shí)例，實(shí)例號(hào)從1開(kāi)始，為0的實(shí)例號(hào)是IST

MSTI域根，是每一個(gè)MSTI實(shí)例上優(yōu)先級(jí)最高的網(wǎng)橋

CST（公共生成樹(shù)）是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有MST域通過(guò)計(jì)算得到的一棵樹(shù)。

CIST（公共和內(nèi)部生成樹(shù)）是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有設(shè)備經(jīng)過(guò)生成樹(shù)計(jì)算得到的一棵樹(shù)。由IST和CST共同構(gòu)成。

CIST總根，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)先級(jí)最高的橋，是CIST的根橋。

CIST域根，IST的根橋即為CIST的域根，是MST域內(nèi)距離總根最近的橋，也稱(chēng)為Master橋。

端口角色

相較RSTP，橋的角色上，MSTP增加了Master橋。端口角色上，增加了域邊界端口以及Master端口。根端口、指定端口、Alternate端口、Backup端口定義和RSTP一樣。

IST（實(shí)例號(hào)為0網(wǎng)絡(luò)）中距離總根最近的橋?yàn)镸aster橋，該橋?yàn)镮ST的根，Master橋指向總根（整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)先級(jí)最高的橋）的端口為Master端口。

MST域內(nèi)網(wǎng)橋和其他MST域或STP/RSTP網(wǎng)橋相連的端口稱(chēng)為域邊界端口，Master端口也是域邊界端口。

如下圖創(chuàng)建了三個(gè)區(qū)域，暫時(shí)都只有IST（實(shí)例0），優(yōu)先級(jí)和MAC都是我編的，然后下圖標(biāo)注了MSTP所有的概念，更方便理解吧。

BPDU報(bào)文

BPDU Type：0x02

BPDU flags:CIST標(biāo)志字段

Root Identifier：CIST總根交換機(jī)ID

Root Path Cost：CIST外部路徑開(kāi)銷(xiāo)，指從本交換機(jī)所屬的MST域到CIST根交換機(jī)的累計(jì)路徑開(kāi)銷(xiāo)。

Bridge Identifier：CIST的域根交換機(jī)ID（每個(gè)域距離根橋最近的交換機(jī)，域根并不是只有一個(gè)，每個(gè)域都有一個(gè)域根，很多資料上也稱(chēng)為CIST域根，我理解一半天），即IST Master的ID。如果總根在這個(gè)域內(nèi)，那么域根交換機(jī)ID就是總根交換機(jī)ID。

Port Identifier：CIST的指定端口ID（當(dāng)前報(bào)文的上游交換機(jī)發(fā)送端口）

Version 3 Length：表示MST專(zhuān)有字段的長(zhǎng)度，用于接收到BPDU后進(jìn)行校驗(yàn)。

MST Config ID：格式選擇字符固定為0x00。

MST Config name：域名

MST Config revision：修訂級(jí)別，為0

MST Config digest：配置摘要

CIST Internal Root Path Cost：CIST內(nèi)部路徑開(kāi)銷(xiāo)，表示發(fā)送此BPDU的網(wǎng)橋到達(dá)CIST域根的路徑開(kāi)銷(xiāo)。

CIST Bridge Identifier：發(fā)送此BPDU的網(wǎng)橋ID

CIST Remaining hops：CIST剩余跳數(shù)，限制MST域的規(guī)模，從域根開(kāi)始，BPDU每經(jīng)過(guò)一個(gè)網(wǎng)橋，跳數(shù)就減一，網(wǎng)橋會(huì)丟棄收到的跳數(shù)為0的BPDU，從而限制MST域的規(guī)模。默認(rèn)為20

MSTI配置信息中的內(nèi)容只在各自實(shí)例中有效，且每個(gè)實(shí)例中這些字段值是獨(dú)立的

MSTI flag：一個(gè)字節(jié)，從第一位到第七位的定義和RSTP相同，第八位為Master標(biāo)志位

Region Root：表示該實(shí)例的域根ID

Internal root path cost：表示發(fā)送此BPDU的網(wǎng)橋到達(dá)MSTI域根的路徑開(kāi)銷(xiāo)

Bridge Identifier priority：表示發(fā)送此BPDU的網(wǎng)橋，即指定橋的優(yōu)先級(jí)，其中高4位為優(yōu)先級(jí)位，第四位固定為0

Port Identifier priority：表示發(fā)送此BPDU的端口的優(yōu)先級(jí)，其中高4位為優(yōu)先級(jí)位，第四位固定為0

Remaining hops：表示BPDU在該MST實(shí)例中的剩余跳數(shù)。

優(yōu)先級(jí)向量

MSTP計(jì)算可以分為CIST和MSTI計(jì)算兩部分

CIST優(yōu)先級(jí)向量

用于計(jì)算生成CIST生成樹(shù)和CST生成樹(shù)，總根，域根等

{CIST總根ID、外部路徑開(kāi)銷(xiāo)、域根ID、內(nèi)部路徑開(kāi)銷(xiāo)、指定交換設(shè)備ID、指定端口ID、接收端口ID}

再次注意（怕你已經(jīng)被弄暈了），

外部路徑開(kāi)銷(xiāo)是當(dāng)前域的Master橋到總根的路徑開(kāi)銷(xiāo)

內(nèi)部路徑開(kāi)銷(xiāo)是當(dāng)前交換機(jī)到當(dāng)前域根的路徑開(kāi)銷(xiāo)

指定交換設(shè)備ID就是發(fā)送這個(gè)報(bào)文的交換機(jī)的ID

指定端口ID就是發(fā)送這個(gè)報(bào)文的交換機(jī)的端口ID

對(duì)比是按照從左往右的順序，值小者為優(yōu)，給個(gè)報(bào)文的圖直觀一些

MSTI優(yōu)先級(jí)向量用于計(jì)算生成區(qū)域內(nèi)的生成樹(shù)和端口狀態(tài)等，計(jì)算范圍僅限區(qū)域內(nèi)

{域根ID、內(nèi)部路徑開(kāi)銷(xiāo)、指定交換設(shè)備ID、指定端口ID、接收端口ID}

MSTP計(jì)算方法

每個(gè)BPDU既包含CIST計(jì)算所需的信息，也包含MSTI計(jì)算所需要的信息。

計(jì)算生成樹(shù)時(shí)候和RSTP類(lèi)似，在進(jìn)行CST計(jì)算時(shí)，會(huì)把MST域看做邏輯上的一個(gè)網(wǎng)橋，網(wǎng)橋ID為IST域根的ID也就是Master橋ID（距離總根最近的橋）。

當(dāng)網(wǎng)橋收到BPDU并判斷不是同一個(gè)域后，不會(huì)解析MST專(zhuān)有字段的信息。

初始時(shí)每個(gè)網(wǎng)橋都認(rèn)為自己是總根，發(fā)送以自己為總根、域根和指定橋的BPDU。

計(jì)算端口角色和交換機(jī)角色過(guò)程與RSTP相同。

CST（公共生成樹(shù)）的計(jì)算過(guò)程

需要對(duì)比的優(yōu)先級(jí)向量為{總根、外部路徑開(kāi)銷(xiāo)、域根、指定端口ID、接收端口ID}，因?yàn)樯蒀ST時(shí)候把相同的域當(dāng)做一個(gè)網(wǎng)橋了，網(wǎng)橋ID為MST域的Master橋ID，所以自然無(wú)需對(duì)比內(nèi)部路徑開(kāi)銷(xiāo)和指定橋ID了。

初始時(shí)，每個(gè)域根向其他域根發(fā)送以自己為總根的BPDU。

確定“根網(wǎng)橋”（一個(gè)域看成一個(gè)網(wǎng)橋），也是CIST的總根。

確定端口角色“根端口”也就是一個(gè)域的Master端口，“根端口”的網(wǎng)橋也就是域根。

確定指定端口、Alternate端口或者Backup端口。

阻塞域之間的Alternate端口和Backup端口。

IST（內(nèi)部生成樹(shù)）和MSTI（內(nèi)部生成樹(shù)實(shí)例）的計(jì)算過(guò)程

經(jīng)過(guò)CST的計(jì)算生成了域內(nèi)的根橋（即Master橋）

所需要比較的優(yōu)先級(jí)向量為MSTI優(yōu)先級(jí)向量，即{域根ID、內(nèi)部路徑開(kāi)銷(xiāo)、指定交換設(shè)備ID、指定端口ID、接收端口ID}

域內(nèi)網(wǎng)橋通過(guò)比較內(nèi)部路徑開(kāi)銷(xiāo)來(lái)確定根端口。

通過(guò)比較BPDU的優(yōu)先級(jí)確定指定端口、Alternate端口或者Backup端口。

阻塞IST上的Alternate端口和Backup端口。

MSTP與RSTP交互

RSTP網(wǎng)橋收到MSTP的BPDU時(shí)，會(huì)將MSTP的BPDU報(bào)文里的CIST總根ID，外部路徑開(kāi)銷(xiāo)，域根ID，指定端口ID分別與RSTP的BPDU報(bào)文里的根橋ID，根橋開(kāi)銷(xiāo)，指定橋ID，指定端口ID對(duì)應(yīng)。

MSTP網(wǎng)橋收到RSTP的BPDU時(shí)，會(huì)將RSTP的BPDU報(bào)文里的根橋ID，根橋開(kāi)銷(xiāo)，指定橋ID，指定端口ID分別與MSTP的BPDU報(bào)文里的CIST總根ID，外部路徑開(kāi)銷(xiāo)，域根ID，指定端口ID對(duì)應(yīng)。

P/A快速收斂機(jī)制

MSTP支持RSTP的快速收斂機(jī)制，但有不同點(diǎn)。詳細(xì)的可以看上面的RSTP的P/A機(jī)制，這里只寫(xiě)區(qū)別。

RSTP是上游交換機(jī)指定端口發(fā)送Proposal置位的BPDU，下游網(wǎng)橋執(zhí)行同步操作之后回應(yīng)Agreement置位的BPDU，上游網(wǎng)橋收到Agreement置位的BPDU后其指定端口可以立即進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

MSTP是上游交換機(jī)指定端口發(fā)送Proposal置位和Agreement置位的BPDU，下游網(wǎng)橋收到BPDU后執(zhí)行同步操作然后回應(yīng)Agreement置位的BPDU，上游網(wǎng)橋收到Agreement置位的BPDU后其指定端口可以立即進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

補(bǔ)充

MSTP和實(shí)例相關(guān)的講的較少，因?yàn)橥粋€(gè)MST域中可以有多個(gè)實(shí)例，每個(gè)實(shí)例可以運(yùn)行通過(guò)一個(gè)或n個(gè)VLAN，但是一個(gè)VLAN只能存在一個(gè)實(shí)例中，然后每個(gè)實(shí)例都會(huì)各自生成生成樹(shù)，除了IST（實(shí)例為0）的根節(jié)點(diǎn)是Master橋，其余實(shí)例都是按照RSTP類(lèi)似方法計(jì)算出各自實(shí)例自己的根橋，指定橋，根端口和指定端口的。

MSTP因?yàn)橛卸鄠€(gè)實(shí)例，每個(gè)端口上對(duì)實(shí)例的狀態(tài)可能不一樣，比如在實(shí)例1端口為根端口，實(shí)例2上這個(gè)端口為指定端口，所以會(huì)出現(xiàn)端口既會(huì)發(fā)BPDU報(bào)文也會(huì)收BPDU報(bào)文。

拓?fù)涓淖兊奶幚砗蚏STP相同。

MSTP比RSTP就是多了分區(qū)域多實(shí)例，細(xì)化看，每個(gè)實(shí)例運(yùn)行的都是RSTP。

RSTP和MSTP啟動(dòng)時(shí)簡(jiǎn)單介紹

當(dāng)一臺(tái)交換設(shè)備啟動(dòng)RSTP和MSTP時(shí)候，會(huì)默認(rèn)自己為根橋，且所有使能RSTP或者M(jìn)STP的端口都為指定端口Discarding狀態(tài)，這樣就會(huì)觸發(fā)P/A快速機(jī)制，當(dāng)一個(gè)指定端口發(fā)送P/A機(jī)制報(bào)文沒(méi)收到對(duì)端發(fā)送過(guò)來(lái)的回復(fù)報(bào)文，則需要經(jīng)過(guò)2倍的Forward delay時(shí)間才能到轉(zhuǎn)發(fā)態(tài)。假如下游有一個(gè)交換設(shè)備同時(shí)開(kāi)啟了RSTP或者M(jìn)STP，則都會(huì)發(fā)送P/A機(jī)制報(bào)文，收到報(bào)文后兩個(gè)指定端口會(huì)對(duì)比報(bào)文確定自己的角色從而繼續(xù)P/A快速機(jī)制。P/A會(huì)阻塞除邊緣端口和根端口外的其他所有端口，端口兩兩進(jìn)行這種操作從而生成整個(gè)生成樹(shù)。

MSTP啟動(dòng)時(shí)，多個(gè)實(shí)例都會(huì)在互不干擾的生成對(duì)應(yīng)的生成樹(shù)，類(lèi)似多線程一樣。

MSTP收到其他區(qū)域報(bào)文時(shí)候，只會(huì)對(duì)比CIST的信息，MIST內(nèi)容會(huì)忽略。

審核編輯：郭婷