MSTP介绍

RSTP在STP基础上进行了改进，实现了网络拓扑快速收敛。但RSTP和STP还存在同一个缺陷：由于局域网内所有的VLAN共享一棵生成树，因此被阻塞后链路将不承载任何流量，无法在VLAN间实现数据流量的负载均衡，从而造成带宽浪费。

为了弥补STP和RSTP的缺陷，IEEE于2002年发布的802.1s标准定义了MSTP。MSTP兼容STP和RSTP，既可以快速收敛，又提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

STP/RSTP的缺陷

部分VLAN路径不通

如下图所示，网络中有SWA、SWB、SWC三台交换机。配置VLAN2通过两条上行链路，配置VLAN3只通过一条上行链路。

为了解决VLAN2的环路问题，需要运行生成树。设备运行STP/RSTP后，SWC与SWB相连的端口成为预备端口（Discarding状态），那么VLAN3的路径就会被断开，无法上行到SWB。

无法实现流量分担

如下图所示，为了实现流量分担，需要配置两条上行链路为Trunk链路，允许通过所有VLAN；SWA和SWB之间的链路也配置为Trunk链路，允许通过所有VLAN。将VLAN2的三层接口配置在SWA上，将VLAN3的三层接口配置在SWB上，希望VLAN2和VLAN3分别使用不同的链路上行到相应的三层接口。

但是设备运行STP/RSTP后，SWC与SWB相连的端口成为预备端口（Alternate Port）并处于Discarding状态，则VLAN2和VLAN3的数据都只能通过一条上行链路上行到SWA，无法实现流量分担。

次优二层路径

如下图所示，SWC与SWA和SWB相连的链路配置为Trunk链路，允许通过所有VLAN；SWA与SWB之间的链路也配置为Trunk链路，允许通过所有VLAN。

设备运行STP/RSTP后，环路被断开，VLAN2和VLAN3都直接上行到SWA。在SWA上配置VLAN2的三层接口，在SWB上配置VLAN3的三层接口，那么，VLAN3到达三层接口的路径就是次优的。

MSTP对STP和RSTP的改进

MST域内可以生成多棵生成树，每棵生成树都称为一个MSTI。MSTI之间彼此独立，且每个MSTI的计算过程基本与RSTP的计算过程相同。

MSTP兼容STP和RSTP，既可以快速收敛，又提供了数据转发的各个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

MST配置表

为了在交换机上标识VLAN和MST Instance的映射关系，交换机维护一个MST配置表（MST Configuration Table）。

• MST配置表的结构是4096个连续的两字节元素组，代表4096个VLAN，第一个元素和最后一个元素设置为全0；第二个元素表示VLAN 1映射到的MST Instance的MSTID，第三个元素表示VLAN 2映射到的MST Instance的MSTID，依此类推，倒数第二个元素（第4095个元素）表示VLAN 4094映射到的MST Instance的MSTID。

• VRP平台支持16个MST Instance，MSTID取值范围是0～15。交换机初始化时，此表格所有字段设置为全0，表示所有VLAN映射到Instance 0。

由MST配置表可见，一个MSTI可以与一个或多个VLAN对应，但一个VLAN只能与一个MSTI对应。

MST区域

MST域是多生成树域（Multiple Spanning Tree Region），由交换网络中的多台交换设备以及它们之间的网段所构成。同一个MST域的设备具有下列特点：

• 都启动了MSTP。

• 具有相同的域名。

• 具有相同的VLAN到生成树实例映射配置。

• 具有相同的MSTP修订级别配置。

一个局域网可以存在多个MST域，各MST域之间在物理上直接或间接相连。用户可以通过MSTP配置命令把多台交换设备划分在同一个MST域内。

• 一个MST域内可以生成多棵生成树，每棵生成树都称为一个MSTI，每个MSTI都使用单独的RSTP算法，计算单独的生成树。

• 除了Instance 0之外，每个区域的MST Instance都独立计算生成树，不管是否包含相同的VLAN，不管VLAN是否通过区域间链路，区域间的生成树计算互不影响。

MST配置标识

MST配置标识被封装在交换机相互发送的BPDU中，交换机通过MST配置标识（MST Configuration Identifier）来标识自己所在的区域。

如图所示，MST配置标识的数据结构包括四部分，只有四部分设置都相同的相邻交换机才被认为是在同一个区域中。

• Configuration Identifier Format Selector：配置标识格式选择符，长度为一个字节，固定设置为0。

• Configuration Name：配置名称，也就是交换机的MST域名，长度为32字节。每个交换机都配置一个MST域名，默认为交换机的MAC地址。‍

• Configuration Digest：配置摘要，长度为16字节。相同区域的交换机应当维护相同的VLAN到MST Instance的映射表，可是MST配置表太大（8192字节），不适合在交换机之间相互发送。此字段是使用MD5算法从MST配置表中算出的摘要信息。

• Revision Level：修订级别，长度为两个字节，默认取值为全0。由于Configuration Digest是MST配置表的摘要信息，因此有很小的可能会出现MST配置表不同但摘要信息却相同的情况，这会导致本来不在同一区域的交换机被认为在同一区域中，此字段是一个额外的标识字段，建议不同的区域使用不同的数值，以消除上述可能产生错误的情况。

MSTI的计算

在MST域内，MSTP根据VLAN和生成树实例的映射关系，针对不同的VLAN生成不同的生成树实例。每棵生成树独立进行计算，计算过程与STP计算生成树的过程类似，可参见STP介绍文中的拓扑计算选举部分。。

MSTI具有以下的特点：

• 每个MSTI独立计算自己的生成树，互不干扰。

• 每个MSTI的生成树计算方法与STP基本相同。

• 每个MSTI的生成树可以有不同的根，不同的拓扑。

• 每个MSTI在自己的生成树内发送BPDU。

• 每个端口在不同MSTI上的生成树参数可以不同。

• 每个端口在不同MSTI上的角色、状态可以不同。

MSTP对拓扑变化的处理

MSTP拓扑变化处理与RSTP拓扑变化处理过程类似，可参见RSTP介绍文中拓扑变化处理部分。

配置MSTP功能示例

如下图所示，SwitchA、SwitchB、SwitchC和SwitchD都运行MSTP。实现VLAN2～VLAN10和VLAN11～VLAN20的流量负载分担，MSTP引入了多实例。MSTP可设置VLAN映射表，把VLAN和生成树实例相关联。

配置思路

1. 配置MSTP基本功能

2. 与PC相连的端口不用参与MSTP计算，将其设置为边缘端口。

3. 配置保护功能，实现对设备或链路的保护。例如：在各实例的根桥设备指定端口配置根保护功能。

4. 配置设备的二层转发功能。

操作步骤

1.配置MSTP基本功能

a. 配置SwitchA、SwitchB、SwitchC和SwitchD到域名为RG1的域内，创建实例MSTI1和实例MSTI2

# 配置SwitchA的MST域。

[SwitchA] stp region-configuration

[SwitchA-mst-region] region-name RG1

[SwitchA-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10

[SwitchA-mst-region] instance 2 vlan 11 to 20

[SwitchA-mst-region] active region-configuration

[SwitchA-mst-region] quit

# 配置SwitchB的MST域。

[SwitchB] stp region-configuration

[SwitchB-mst-region] region-name RG1

[SwitchB-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10

[SwitchB-mst-region] instance 2 vlan 11 to 20

[SwitchB-mst-region] active region-configuration

[SwitchB-mst-region] quit

# 配置SwitchC的MST域。

[SwitchC] stp region-configuration

[SwitchC-mst-region] region-name RG1

[SwitchC-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10

[SwitchC-mst-region] instance 2 vlan 11 to 20

[SwitchC-mst-region] active region-configuration

[SwitchC-mst-region] quit

# 配置SwitchD的MST域。

[SwitchD] stp region-configuration

[SwitchD-mst-region] region-name RG1

[SwitchD-mst-region] instance 1 vlan 2 to 10

[SwitchD-mst-region] instance 2 vlan 11 to 20

[SwitchD-mst-region] active region-configuration

[SwitchD-mst-region] quit

说明

当需要两台交换设备属于同一个MST域时，需保证以下信息配置相同：

1. MST域的域名配置相同。

2. 多生成树实例和VLAN的映射关系配置相同。

3. MST域的修订级别配置相同。

b. 在域RG1内，配置MSTI1与MSTI2的根桥与备份根桥

# 配置SwitchA为MSTI1的根桥、MSTI2的备份根桥。

[SwitchA] stp instance 1 root primary

[SwitchA] stp instance 2 root secondary

# 配置SwitchB为MSTI1的备份根桥、MSTI2的根桥。

[SwitchB] stp instance 1 root secondary

[SwitchB] stp instance 2 root primary

c. 使能MSTP，实现破除环路

# 在SwitchA上启动MSTP。

[SwitchA] stp enable

# 在SwitchB上启动MSTP。

[SwitchB] stp enable

# 在SwitchC上启动MSTP。

[SwitchC] stp enable

# 在SwitchD上启动MSTP。

[SwitchD] stp enable

2.将与终端相连的端口设置为边缘端口

# 配置SwitchC端口GE1/0/1为边缘端口。

[SwitchC] interface gigabitethernet 1/0/1

[SwitchC-GigabitEthernet1/0/1] stp edged-port enable

[SwitchC-GigabitEthernet1/0/1] quit

# 配置SwitchD端口GE1/0/1为边缘端口。

[SwitchD] interface gigabitethernet 1/0/1

[SwitchD-GigabitEthernet1/0/1] stp edged-port enable

[SwitchD-GigabitEthernet1/0/1] quit

3.配置保护功能，如在各实例的根桥设备的指定端口配置根保护功能

# 在SwitchA端口GE1/0/1上启动根保护。

[SwitchA] interface gigabitethernet 1/0/1

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/1] stp root-protection

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/1] quit

# 在SwitchB端口GE1/0/1上启动根保护。

[SwitchB] interface gigabitethernet 1/0/1

[SwitchB-GigabitEthernet1/0/1] stp root-protection

[SwitchB-GigabitEthernet1/0/1] quit

4.配置设备的二层转发功能，配置过程略

5.验证配置结果

在网络计算稳定后，执行以下操作，验证配置结果。

# 在SwitchA上执行display stp brief命令，查看端口状态和端口的保护类型，结果如下：

# 在SwitchB上执行display stp brief命令，结果如下：

# 在SwitchC上执行display stp interface brief命令，结果如下：

# 在SwitchD上执行display stp interface brief命令，结果如下：

说明：

本配置举例以实例1和实例2为例，因此不用关注实例0中端口的状态。