多生成樹協(xié)議詳解

袁智勇 劉文林

摘 要：文章介紹的多生成樹協(xié)議的歷史，以及它的特點(diǎn)。并對(duì)相關(guān)的一些容易讓人誤解的術(shù)語做了澄清。最后以一個(gè)配置實(shí)例講解如何通過多生成樹協(xié)議實(shí)現(xiàn)基于VLAN的負(fù)載均衡。

關(guān)鍵詞：多生成樹協(xié)議；STP；VLAN；區(qū)域；實(shí)例；負(fù)載均衡

網(wǎng)上配置多生成樹協(xié)議的例子是非常多的，但它們有個(gè)共同特點(diǎn)：只講配置步驟，不講原理。這好比教人武術(shù)只講招式不講心法一樣，搞不好將人引入歧途。廠家為何這么做，肯定有其目的，我們就不揣測(cè)了。還是自己動(dòng)手，豐衣足食吧。引入生成樹協(xié)議的目的是為了防止交換式以太網(wǎng)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中存在環(huán)路，誘發(fā)廣播風(fēng)暴。最初的標(biāo)準(zhǔn)是STP（Spanning Tree Protocol），因?yàn)樗氖諗克俣忍谑怯忠肓薘STP（Rapid STP）。RSTP大大提高了生成樹協(xié)議的收斂速度，并廢除了和取代了STP。交換式網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備是交換機(jī)，和路由器不同，它會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)廣播。因此，交換機(jī)無法隔離廣播，多個(gè)交換機(jī)連接起來將構(gòu)成一個(gè)大的廣播域。但是VLAN的出現(xiàn)改變了這種狀況。通過VLAN技術(shù)我們可以把一個(gè)大的LAN劃分為若干個(gè)邏輯上的VLAN，VLAN之間的數(shù)據(jù)是相互隔離的，除非通過路由器，它們之間無法通信。這也意味著支持VLAN的交換機(jī)可以像路由器一樣隔離廣播。VLAN技術(shù)可以將廣播風(fēng)暴限制于VLAN的范圍內(nèi)?；诖耍琒TP協(xié)議應(yīng)該做個(gè)重大修改。不是在整個(gè)LAN的范圍內(nèi)計(jì)算生成樹，而是每個(gè)VLAN獨(dú)立計(jì)算一顆生成樹。多生成樹協(xié)議（Multiple STP，MST）就是VLAN版的RSTP，為每個(gè)VLAN計(jì)算一顆RSTP生成樹。了解到這一點(diǎn)，而且你熟悉RSTP的配置，配置MSTP就不是什么大的問題了。

一般而言，一個(gè)VLAN只是LAN的一部分，不會(huì)覆蓋整個(gè)LAN。因此基于VLAN計(jì)算生成樹可以減少工作量。MSTP最好和VTP（VLAN Trun Protocol）協(xié)議結(jié)合起來，因?yàn)閂TP可以收集VLAN在LAN中的分布信息。如果某個(gè)交換機(jī)的所有端口都不是某個(gè)VLAN的成員，那么這個(gè)交換機(jī)可以排除于這個(gè)VLAN的RSTP生成樹之外。不過要注意的是用于交換機(jī)級(jí)聯(lián)的端口一般設(shè)置為trunk模式，默認(rèn)情況下，任何VLAN的流量都可以通過trunk端口，因此我們可以將trunk端口看作任何VLAN的成員。但在實(shí)際當(dāng)中，經(jīng)過trunk端口的VLAN數(shù)量一般是有限的，我們最好將trunk端口允許通過哪些VLAN流量做個(gè)明確的限定。容易讓初學(xué)者迷惑的是幾個(gè)術(shù)語。

一個(gè)術(shù)語是區(qū)域（Region）。如果LAN比較大的話，可以考慮將LAN劃分為若干區(qū)域，分開來管理。這就和OSPF將Internet劃分為若干自治系統(tǒng)來管理一個(gè)道理。但實(shí)際上很少有LAN會(huì)大到非要?jiǎng)澐譃槿舾蓞^(qū)域來管理。一般來說，整個(gè)LAN就是一個(gè)區(qū)域。我們只需在這個(gè)默認(rèn)的區(qū)域內(nèi)配置即可，不必考慮區(qū)域劃分的問題。

另一個(gè)術(shù)語是實(shí)例（Instance）。這名字取得可不怎么樣，一些文章將其解釋得神神秘秘，其實(shí)它就是一種“組”。打個(gè)比方，默認(rèn)情況下，交換機(jī)的端口都是自動(dòng)協(xié)商的。假設(shè)你非要手工配置為非自動(dòng)協(xié)商的模式，一個(gè)48口的交換機(jī)，你就要配置48次。你可能就會(huì)想，能不能將這48個(gè)口歸入一個(gè)組，然后配置這個(gè)組，這樣就省事多了。實(shí)例實(shí)際上就是這種性質(zhì)的組，用于將多個(gè)VLAN歸入一個(gè)組中，然后集中配置。

圖1 通過MSTP實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡

我們還是舉例來說明吧。MST一個(gè)應(yīng)用就是基于VLAN的負(fù)載均衡。請(qǐng)看圖1，為提高可靠性，網(wǎng)絡(luò)配置了兩臺(tái)核心交換機(jī)A和B，它們同時(shí)工作，各分?jǐn)傄话氲呢?fù)荷。如果某臺(tái)核心交換機(jī)出了故障，另一臺(tái)核心交換機(jī)接管所有的負(fù)荷。C是一臺(tái)接入層交換機(jī)，接入層交換機(jī)應(yīng)該有很多臺(tái)，但為簡(jiǎn)單起見，圖中只標(biāo)出了一臺(tái)。每臺(tái)接入層交換機(jī)都有兩條線，分別連接到A和B，假設(shè)所有線路開銷都是一樣的。再假設(shè)，每臺(tái)交換機(jī)都定義了1000個(gè)VLAN。規(guī)定正常情況下，1-500的VLAN流量由A處理，501-1000的VLAN流量由B處理。要做到這點(diǎn)，我們可以將VLAN 1-500歸入一個(gè)實(shí)例1中，實(shí)例1以A為根交換機(jī)，最終的生成樹將把B和C之間的鏈路阻塞掉，于是VLAN 1-500的流量只能走交換機(jī)A了。如果，A出現(xiàn)故障，交換機(jī)重新計(jì)算生成樹，B和C之間的線路解除阻塞，VLAN1-500的流量改由B來處理。同理，我們可以將VLAN501-1000歸入另一個(gè)實(shí)例2中，實(shí)例2以B為根交換機(jī)。下面是A交換機(jī)的配置腳本（以IOS為例）：

switchA# configure terminal

switchA（config）# spanning-tree mode mst

——開啟MST

switchA（config）# spanning-tree mst configuration

——進(jìn)入MST配置模式

switchA（config-mst）# instance 1 vlan 1-500

——?jiǎng)?chuàng)建包含vlan1-500的實(shí)例1

switchA（config-mst）# instance 2 vlan 501-1000

——?jiǎng)?chuàng)建包含vlan501-1000的實(shí)例2

switchA（config-mst）# exit

switchA（config）# spanning-tree mst 1 root primary

——設(shè)置本交換機(jī)為實(shí)例1的根交換機(jī)

可以看出如果沒有實(shí)例，每個(gè)VLAN都要分別設(shè)置根交換機(jī)，工作量是非常大的。從這個(gè)例子我們很容易看出引入實(shí)例的必要性。交換機(jī)B的配置和A的差不多，差別只是最后一行腳本替換為spanning-tree mst 2 root primary。C也需配置MST，和A的配置也差不多，只需將最后一行腳本去掉。

參考文獻(xiàn)

[1]Understanding Multiple Spanning Tree Protocol（802.1s）.http：//www.cisco.com/c/en/us/support/docs/lan-switching/spanning-tree-protocol/24248-147.html？referring_site=bodynav.

[2]VLAN Trunking Protocol. http：//en.wikipedia.org/wiki/VLAN_Trunking_Protocol.