802.1s

802.1s

IEEE 802.1s標準中的多生成樹(Multiple Spanning Tree ,MST)技術把IEEE 802.1w快速單生成樹(RST)算法擴展到多生成樹,這為虛擬區域網路(VLANs)環境提供了快速收斂負載均衡的功能,是IEEE 802.1 VLAN標記協定的擴展協定。

1.MST工作原理
IEEE802.1s引入了IST(Single Spanning Tree,單生成樹)概念和MST實例。IST是一種RSTP實例,它擴展了MST區域內的802.1D單一生成樹。IST連線所有MST網橋,並從邊界連線埠發出、作為貫穿整個網橋域的虛擬網橋。MST實例(MSTI)是一種僅存在於區域內部的RSTP實例。它可以默認運行RSTP,無須額外配置。不同於IST的是,MSTI在區域外既不與BPDU互動,也不傳送BPDU。MST可以與傳統的PVST+交換機互操作。思科實施定義了16種實例:一個IST(實例0)和15個MSTI,而IEEE 802.1s則支持一個IST和63個MSTI。
RSTP和MSTP都能夠與傳統生成樹協定互操作。但是,當與傳統網橋互動時,IEEE 802.1w的快速融合優勢就會失去。為保留與基於IEEE 802.1d網橋的向後兼容性,IEEE 802.1s協定網橋在其連線埠上接聽IEEE 802.1d格式的BPDU(網橋協定數據單元)。如果收到了IEEE 802.1d BPDU,連線埠會採用標準IEEE 802.1d行為,以確保兼容性。
採用MST技術後,可以通過幹道(trunks)建立多個生成樹,關聯VLANs到相關的生成樹進程,而且每個生成樹進程具有獨立於其他進程的拓撲結構。MST還提供了多個數據轉發路徑和負載均衡,提高了網路容錯能力,因為一個進程(轉發路徑)的故障不會影響其他進程(轉發路徑)。
每台運行MST的交換機都擁有單一配置,包括一個字母數字式配置名、一個配置修訂號和一個4096部件表,與潛在支持某個實例的各4096 VLAN相關聯。作為公共MST區域的一部分,一組交換機必須共享相同的配置屬性。重要的是要記住,配置屬性不同的交換機會被視為位於不同的區域。
在大型網路的不同網路部分,通過MST來定位不同VLANs和生成樹進程的分配可以更容易地管理網路和使用冗餘路徑;一個生成樹進程只能存在於具有一致的VLAN進程分配的橋中,必須用同樣的MST配置信息來配置一組橋,這使得這些橋能參與到一組生成樹進程中,具有同樣的MST配置信息的互連的橋構成多生成樹(MST)區。
為確保一致的VLAN實例映射,協定需要識別區域的邊界。因此,區域的特徵都包括在BPDU中。交換機必須了解它們是否像鄰居一樣位於同一區域,因此會傳送一份VLAN實例映射表摘要,以及修訂號和名稱。當交換機接收到BPDU後,它會提取摘要,並將其與自身的計算結果進行比較。為避免出現生成樹環路,如果兩台交換機在BPDU中所接收的參數不一致,負責接收BPDU的連線埠就會被宣布為邊界連線埠。
2.MST的主要特性
生成樹(MST)使用修正的快速生成樹協定(RSTP)——多生成樹協定(MSTP)。MST具有下列特性。
(1)MST在MST區中運行IST常量
MST協定運行一個生成樹常量叫做內部生成樹(IST),IST用有關MST區的內部信息增加了通用生成樹的信息,而MST區對於相鄰的單生成樹(SST)和MST區就像一個單獨的橋。
(2)一個運行MST的橋提供與單生成樹橋的互操作性
在MST協定中,內部生成樹(IST)連線區中的所有MST橋,並且是通用生成樹(CST)的一個子樹。通用生成樹包含整個的橋域,MST區對於相鄰的單生成樹(SST)橋和MST區就像一個虛橋。通用和內部生成樹CIST)是每個MST區的內部生成樹(IST)、互連MST區的通用生成樹和單生成樹橋的一個集合,它與一個MST區內的一個IST和一個MST區外的CST都是一樣的。STP、RSTP和MSTP共同建立一個單獨的橋來作為通用和內部生成樹CIST)的根。
(3)MST在每個區內建立和維護額外的生成樹
這些建立和維護額外的生成樹就是MST進程(MSTIS)。IST的進程號為0,MSTIS的進程號為1、2、3等。即使MST區是互連的,任何MSTI也都是本地於MST區並且獨立於另一個區的MSTI,MST進程和IST在MST區的邊界組合在一起構成了CST。MSTI的生成樹信息包含在MSTP的記錄(M-record)中,M-record總是封裝在MST的BPDUS中。由MSTP計算的原始生成樹叫做M樹(M-tree),M樹只在MST區活躍,M樹和IST在MST區的邊界合併而形成CST

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