MSTP理論01-背景及概念

MSTP出現背景：
1）、STP：收斂慢，只有一顆樹，無法做VLAN間資料流量的負載均衡，頻寬浪費。
2）、RSTP：收斂快，只有一顆樹，無法做VLAN間資料流量的負載均衡，頻寬浪費。
3）、MSTP：收斂快，可以有多顆樹，能做不通VLAN的選路，能做流量的負載均衡，頻寬利用率高。

MSTP 相容 STP和 RSTP，既可以快速收斂，又提供了資料轉發的多個冗餘路徑，在資料轉發過程中實現 VLAN 資料的負載均衡。通過 MSTP 把一個交換網路劃分成多個域，每個域內形成多棵生成樹，生成樹之間彼此獨立。每棵生成樹叫做一個多生成樹例項 MSTI（Multiple Spanning Tree Instance），每個域叫做一個 MST域（MST Region： Multiple Spanning Tree Region）。

MSTP 基本概念：
1、 MSTP 的網路層次
MSTP 網路中包含 1 個或多個 MST 域（MST Region），每個 MST Region 中包含一個或多個 MSTI。組成 MSTI 的是執行 STP/RSTP/MSTP 的交換裝置， MSTI 是所有執行STP/RSTP/MSTP 的交換裝置經 MSTP 協議計算後形成的樹狀網路。

2、 MST 域（MST Region）
MST 域是多生成樹域（Multiple Spanning Tree Region），由交換網路中的多臺交換裝置以及它們之間的網段所構成。同一個 MST 域的裝置具有下列特點：
1）、都啟動了 MSTP；
2）、具有相同的域名；
3）、具有相同的 VLAN 到生成樹例項對映配置；
4）、具有相同的 MSTP 修訂級別配置。
一個區域網可以存在多個 MST 域，各 MST 域之間在物理上直接或間接相連。使用者可以通過 MSTP配置命令把多臺交換裝置劃分在同一個 MST 域內。

3、 域根；
1）、域根（Regional Root）分為 IST（Internal Spanning Tree）域根和 MSTI 域根。
2）、IST 生成樹中距離總根（CIST Root）最近的交換裝置是 IST 域根。
3）、一個 MST 域內可以生成多棵生成樹，每棵生成樹都稱為一個 MSTI。 MSTI 域根是每個多生成樹例項的樹根；域中不同的 MSTI 有各自的域根。
4）、MSTI 之間彼此獨立， MSTI 可以與一個或者多個 VLAN 對應。 但一個 VLAN 只能與一個 MSTI 對應。

4、主橋
主橋（Master Bridge）也就是 IST Master，它是域內距離總根最近的交換裝置，如果總根在 MST 域中，則總根為該域的主橋。

5、總根
總根是 CIST（Common and Internal Spanning Tree）的根橋。
1）、CST：公共生成樹 CST（Common Spanning Tree）是連線交換網路內所有 MST 域的一棵生成樹。如果把每個 MST 域看作是一個節點， CST 就是這些節點通過 STP 或 RSTP 協議計算生成的一棵生成樹。
2）、IST：內部生成樹 IST（Internal Spanning Tree）是各 MST 域內的一棵生成樹。
IST 是一個特殊的 MSTI， MSTI 的 ID 為 0，通常稱為 MSTI0。IST 是 CIST 在 MST 域中的一個片段。
3）、CIST：公共和內部生成樹 CIST 是通過 STP 或 RSTP 協議計算生成的，連線一個交換網路內所有交換裝置的單生成樹，所有 MST 域的 IST 加上 CST 就構成一棵完整的生成樹，即 CIST。
4）、SST：構成單生成樹 SST（Single Spanning Tree）有兩種情況：a、執行 STP 或 RSTP 的交換裝置只能屬於一個生成樹；b、MST 域中只有一個交換裝置，這個交換裝置構成單生成樹。

6、埠角色
1）、根埠：在非根橋上，離根橋最近的埠是本交換裝置的根埠，根交換裝置沒有根埠，根埠負責向樹根方向轉發資料。
2）、指定埠：對一臺交換裝置而言，它的指定埠是向下遊交換裝置轉發 BPDU 報文的埠。
3）、Alternate 埠：a、從配置 BPDU 報文傳送角度來看， Alternate 埠就是由於學習到其它網橋傳送的配置 BPDU 報文而阻塞的埠。 b、從使用者流量角度來看，Alternate 埠提供了從指定橋到根的另一條可切換路徑，作為根埠的備份埠。
4）、Backup 埠：a、從配置 BPDU 報文傳送角度來看， Backup 埠就是由於學習到自己傳送的配置BPDU 報文而阻塞的埠。 b、從使用者流量角度來看， Backup 埠作為指定埠的備份，提供了另外一條從根節點到葉節點的備份通道。
5）、Master埠：Master 埠是 MST 域和總根相連的所有路徑中最短路徑上的埠，它是交換裝置上連線 MST 域到總根的埠。Master 埠是域中的報文去往總根的必經之路。Master 埠是特殊域邊緣埠， Master 埠在 CIST 上的角色是 Root Port，在其它各例項上的角色都是 Master 埠。
6）、域邊緣埠：域邊緣埠是指位於 MST 域的邊緣並連線其它 MST 域或 SST 的埠。 進行 MSTP 計算時，域邊緣埠在 MSTI 上的角色和 CIST 例項的角色保持一致。即如果邊緣埠在 CIST 例項上的角色是 Master 埠（域和總根相連的所有路徑中最短路徑上的埠），則它在域內所有 MSTI 上的角色也是 Master 埠。
7）、邊緣埠：如果指定埠位於整個域的邊緣，不再與任何交換裝置連線，這種埠叫做邊緣埠。邊緣埠一般與使用者終端裝置直接連線。

7、MSTP 的埠狀態
MSTP 定義的埠狀態與 RSTP 協議中定義相同。
1）、discarding：不轉發流量，不學習MAC地址；
2）、learning：不轉發流量，學習MAC地址；（過度狀態）
3）、forwarding：轉發流量，學習MAC地址。