使用MSTP提高生成樹的彈性

張文川

摘要：IEEE802.1s MSTP（Multiple spanning Tree Protocol，多生成樹協(xié)議）是在802.1d STP和802.1w RSTP的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。MSTP有時也被稱為MISTP（Multiple Instance STP）。多生成樹協(xié)議可以將一個或者多個VLAN映射到一個實例中，這樣不同的VLAN之間就會存在不同的選舉結(jié)果，從而避免連通性丟失的問題，并可以起到流量負載分擔的作用。本文主要介紹傳統(tǒng)生成樹協(xié)議存在的問題、概念和術(shù)語以及如何在網(wǎng)絡(luò)中部署MSTP。

關(guān)鍵字：生成樹；MSTP；冗余鏈路；負載分擔

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）15-0068-02

Abstract： IEEE802.1 s MSTP （Multiple spanning Tree Protocol， Multiple spanning Tree Protocol） is in 802.1 d STP and 802.1 w RSTP developed on the basis of. MSTP is sometimes called MISTP （Multiple Instance STP）. Multiple spanning tree protocol can be one or more VLAN mapped to an instance， this will exist between different vlans different election results， as to avoid the problem of connectivity is lost， and can have the effect of traffic load sharing. This paper mainly introduces the problems existing in the traditional spanning tree protocol， concepts and terminology， and how in the network deployment of MSTP.

Key words： spanning tree； MSTP. Redundant links； Load sharing

在多個交換機或交換設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，通常都配置了生成樹協(xié)議來控制網(wǎng)絡(luò)環(huán)路的發(fā)生，讓網(wǎng)絡(luò)無需人工干預就能快速地從故障中恢復過來，以便提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和健壯性。但是簡單的部署生成樹協(xié)議并不能徹底提高網(wǎng)絡(luò)通信效率，甚至有時會導致網(wǎng)絡(luò)阻塞，而多生成樹協(xié)議（MSTP）可以提高生成樹的彈性，提高網(wǎng)絡(luò)的通信能力。

1 MSTP介紹

1.1 傳統(tǒng)生成樹的問題

不管是STP還是RSTP，在網(wǎng)絡(luò)中進行生成樹計算的時候都沒有考慮VLAN的情況，也就是說，在STP和RSTP中，所有VLAN都共享相同的生成樹，這就意味著所有VLAN都使用相同的路徑發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如果在一個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中存在多個VLAN，這樣就會導致生成樹將鏈路阻斷后使部分VLAN內(nèi)的數(shù)據(jù)流無法互通，或者不能有效利用冗余鏈路的帶寬。

1.2 MSTP區(qū)域與實例

為了讓一個或者多個VLAN運行生成樹，需要對網(wǎng)絡(luò)中的VLAN交換機進行實例劃分，將一個或多個VLAN映射到一個MST（MST Instance）實例。一個MST實例將運行一個生成樹。具有相同MST實例映射規(guī)則或配置的交換機組成一個MST區(qū)域（region）。屬于同一個MST區(qū)域的交換機的配置名稱、修正號必須相同。用32字節(jié)長的修正值來標志MST region的名稱（name）。用16比特長的修正值來標志MST region的修正號（revision number）。在每臺交換機里，最多可以創(chuàng)建64個MST 實例，編號從1-64，Instance 0是強制存在的。在交換機上可以通過配置將VLAN和不同的Instance進行映射，沒有映射到MST實例的VLAN默認屬于Instance 0，實際上，在配置映射關(guān)系之前，交換機上所有的VLAN都默認屬于Instance 0。

1.3 MSTP 術(shù)語

在MSTP網(wǎng)絡(luò)中，會形成很多生成樹，主要有MSTI生成樹、IST、CIST、CST。MSTP（Multiple spanning Tree Protocol）生成樹是每個Instance中形成的生成樹。IST（Internal Spanning Tree）是SMT區(qū)域內(nèi)的生成樹。IST實例使用的編號為0。IST使整個MST區(qū)域從外部看起來就好比是一個虛擬的網(wǎng)橋。CIST（Common Spanning Tree）是連接交換機內(nèi)部所有SMT區(qū)域的一個生成樹。每個MST區(qū)域相對于CST來說就好比一個虛擬的網(wǎng)橋。如果將MST區(qū)域看作一個網(wǎng)橋，那么CST就是這些“網(wǎng)橋”就是通過STP或RSTP計算出來的一個生成樹。IST和CST共同構(gòu)成了整個網(wǎng)絡(luò)的CIST（Common and Internal Spanning Tree），它相當于每個MST區(qū)域中的IST、CST以及802.1d網(wǎng)橋的集合。STP和RSTP會為CIST選舉出CIST的根。

1.4 MSTP負載均衡

在MSTP中，可以將VLAN映射到不同的實例中，并且在不同的實例中可以有不同的生成樹計算結(jié)果。如圖1所示，可以通過配置交換機在實例中的優(yōu)先級使得交換機A在instance 1中為根交換機，交換機B在instance 2中為根交換機。假設(shè)在instance 1中生成樹計算的結(jié)果是阻斷交換機B和交換機C之間的鏈路；在instance 2中，被阻斷的是交換機A和交換機C之間的鏈路，那么對于VLAN 1的數(shù)據(jù)流將使用AB和AC鏈路，VLAN 2 的數(shù)據(jù)流將使用AB和BC的鏈路，從而實現(xiàn)負載分擔的效果。如果不使用MSTP，那么VLAN1和VLAN 2將共享一個生成樹，結(jié)果是兩個VLAN中的數(shù)據(jù)都使用相同的鏈路，從而造成冗余鏈路帶寬的浪費。

2 配置MSTP

2.1 MSTP基本配置

MSTP的基本配置包括啟用MSTP，配置MSTP區(qū)域，配置VLAN與生成樹實例的映射關(guān)系。

在交換機上啟用MSTP的配置步驟如下。

步驟1：啟用生成樹

Switch（config） #spanning-tree

步驟2：選擇生成樹模式為MSTP

Switch（config） #spanning-tree mode mstp

默認情況下，當啟用生成樹后，生成樹的運行模式為MSTP。

如果想讓多臺交換機處于一個MSTP區(qū)域中，那么需要在這幾臺交換機上配置相同的區(qū)域配置名稱、修正號以及VLAN與生成樹實例的映射關(guān)系。配置步驟如下。

步驟1：進入全局配置模式

Switch#configure terminal

步驟2：進入MSTP配置模式

Switch（config） # spanning-tree mst configuration

步驟3：在交換機上配置VLAN與生成樹示例的映射關(guān)系

Switch（config-mst） #instance instance-id vlan vlan-range

參數(shù)instance-id表示實例號，取值范圍是0～64；vlan-range表示映射到此實例中的VLAN，取值范圍是1 4094.連續(xù)的VLAN可以用vlan_id-vlan_id表示，例如1-20表示的VLAN 1至VLAN 20.不連續(xù)的VLAN用“，”隔開，例如1-20，23，34表示的范圍是VLAN 1至VLAN 20以及VLAN 23和VLAN 34。

步驟4：配置MSTP區(qū)域的配置名稱

Switch（config-mst）#name name

參數(shù)name表示MST區(qū)域的名稱，取值范圍是長度為1～32個字符的字符串。

步驟5：配置MSTP區(qū)域的修正號

Switch（config-mst）#revision number

參數(shù)的取值范圍是0～65536，默認值為0。

2.2 配置負載均衡

在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)中，要實現(xiàn)負載分擔，關(guān)鍵點是要為不同的生成樹實例選舉出不同的根交換機，我們可以通過調(diào)整某臺交換機在特定實例中的優(yōu)先級來完成。

使用如下命令可以為交換機在待定實例中配置優(yōu)先級：

Switch（config） # spanning-tree mst instance-id priority priority

在圖1種中交換機A的MSTP配置，將交換機A在instance 1中的優(yōu)先級配置為4096，這樣配置的結(jié)果是交換機A在instance 1，即VLAN 1中擔任根交換機的角色。交換機A的MST配置過程如下：

SwitchA#configure terminal

SwitchA（config）#spanning-tree

SwitchA（config）#spanning-tree mode mstp

SwitchA（config）#spanning-tree mst configuration

SwitchA（config-mst）#instance 1 vlan 1

SwitchA（config-mst）#instance 2 vlan 2

SwitchA（config-mst）#name abc

SwitchA（config-mst）#revision 1

SwitchA（config-mst）#exit

SwitchA（config）#spanning-tree mst 1 priority 4096

SwitchA（config）#end

圖中交換機B的MSTP配置，將交換機B在instance 2中的優(yōu)先級配置為4096，這樣配置的結(jié)果是交換機B在instance 2，即VLAN 2中擔任根交換機的角色。其具體配置過程和在SwitchA配置過程一樣。

3 結(jié)束語

通過多生成樹協(xié)議MSTP可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境靈活設(shè)定生成樹實例，實現(xiàn)負載分擔，從而提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。對于規(guī)模比較大的交換機網(wǎng)絡(luò)可以將其劃分成多個域，在每個域里可以創(chuàng)建多個實例，這樣不同VLAN之間將存在不同的選舉結(jié)果，從而避免了連通性丟失的問題，并起到對流量負載分擔的作用。

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