MSTP协议原理

目录
MSTP概述
MSTP概念
MSTP报文
MST 选举
MSTP拓扑变化

1、MSTP概述

1.MSTP具有VLAN认知能力，能够基于VLAN构建生成树实例，各个实例之间相互独立；
2.允许多个VLAN映射到同一个实例中，以降低各种资源的占用率；
3.多实例的并存能够有效解决负载均衡问题；
4.能够实现类似RSTP的端口状态快速切换；
5.MSTP可以很好地向下兼容STP/RSTP。

2、MSTP概念

1.MSTP域的划分
MSTP是按照分区而治的方法进行网桥管理，把具有相同配置标识(MST configuration identifier)的网桥划分在同一个域内(region)，在域内按照实例（instance）来构建生成树，称之为多生成树实例(MSTI)，各个域之间的MSTI相互独立。
判断交换机是否具有相同配置标识，下面四部分必须都相同

1. 相同的配置标识格式选择器：1字节，固定为0;
2. 相同的域名：用来标志MST region的名称;
3. 相同的修正级别：范围0-65535;
4. 相同的配置摘要： 由instance与vlan的映射生成，即相同的instance与vlan的映射关系，配置摘要才相同。所有vlan默认都映射到instance 0

2.MSTP的公共生成树CST

1. CST(Common Spanning Tree)：是连接整个MSTP网络内所有MST域的一棵单生成树，是针对整个MSTP网络来计算的，每个网络中只有一个CST;
   2)CST是把整个域作为一个虚拟网桥来看待，只关注域之间的连接，而不关注域内部的连接。因此抽象出的CST组网模型如下;

3.MSTP的内部生成树IST

1. IST(Internal Spanning Tree)：存在于每个虚拟网桥内部 ，每个MST域内部都会形成唯一一个IST，各个域之间的IST相互独立;
2. IST是一个特殊的MSTI，即实例为0的MSTI，通常称为MSTI0，IST是CIST在MST域中的一个片段;

4.公共和内部生成树CIST

1. CIST(Common and Internal Spanning Tree)：公共和内部生成树，连接一个交换网络内所有交换设备的单生成树;
2. CIST在整个交换网络中是唯一的，由CST和每个MST域内的IST共同组成。因此抽象出的CIST组网模型如下：

5.多生成树实例MSTI

1. MSTI(Multiple Spanning Tree Instance)：存在于每个虚拟网桥内部的特定VLAN的生成树，每个VLAN都对应唯一一个MSTI，多个VLAN可以对应同一个MSTI，网络中的所有MSTI相互独立;
2. 从MST域来看，每个MST域内，既包括CIST在该域的部分(即IST)，又包括每个域内独立运行的一个或多个MSTI;
3. MSTI同IST一样只关注域内部的连接，而不关注域之间的连接，但MSTI在域内更遵循SST选举规则。因此Region 3抽象出的一个MSTI组网模型如下(“MST桥7” 被选为“虚拟桥3”的MSTI根桥，而“MST桥8”与其它域连接的端口就成为该MSTI的主端口， “MST桥9”与其它域连接的端口就成为该主端口的替换端口)：

6.MSTI的相关参数

1. MSTI域根桥(MSTI regional root)：每个MST域内的每个MSTP实例(MSTI)的根桥，对于不同的MSTI，其MSTI域根桥可能并不相同;
2. MSTI内部根路径花费(MSTI internal root path cost)：MST域内的网桥到该域的MSTI域根桥的根路径花费，仅在该域内有效;
3. MSTI指定网桥(MSTI designated bridge)：同SST的指定网桥;

7.CIST和MSTI的端口角色
1）CIST端口角色：
根端口：桥上通过CIST 域根桥到达CIST根桥的具有最小路径花费的端口。（Forwarding状态）
指定端口：同SST （Forwarding状态）
备份端口：同SST （Discarding状态）
替换端口：同SST（Discarding状态）
2）MSTI端口角色：
主端口：CIST域根桥的根端口是该MST域的所有MSTI的主端口，每个MSTI都是通过这个端口和上行通信。 （Forwarding状态）
根端口：同SST （Forwarding状态）
指定端口：同SST （Forwarding状态）
备份端口：同SST（Discarding状态）
替换端口：同SST（Discarding状态）

3、MSTP报文

图片来源 http://www.023wg.com/pohuan/250.html

4、MST 选举

1.CIST在进行指定端口选举时，比较如下参数：
1）CIST root id（根桥ID）
2）CIST external root path cost（端口所在区域的CIST外部根路径花费）
3）CIST regional root id（端口所在区域的CIST区域根id）
这些参数之间是存在优先级的，越靠前的优先级越高。

2.CIST在进行根端口选举时，需要使用如下7个协议参数，也称为CIST优先级向量：
1）CIST root id（根桥ID）
2）CIST external root path cost（端口的CIST外部根路径花费）
3）CIST regional root id（端口所在区域的CIST区域根id）
4）CIST internal root path cost（端口的CIST指定桥内部根路径花费）
5）CIST designated bridge id（端口的CIST指定桥id）
6）CIST designated port id（端口的CIST指定端口ID）
7）CIST receiving port id（端口自身的id）
这些参数之间是存在优先级的，越靠前的优先级越高。

5、MSTP拓扑变化

在MSTP中，只有一种情况被认为是发生了拓扑变化，即当一个端口从非活动端口转变为活动端口时才认为发生了拓扑变化，也就是端口角色由替换端口或备份端口转换到根端口、指定端口或主端口。
MSTP的拓扑变化传播和RSTP类似。
另外，MSTP也支持和RSTP一样的“提议/同意”机制和点到点链路类型，用来快速转换端口状态到Forwarding状态。