802.1s

IEEE 802.1s标准中的多生成树(Multiple Spanning Tree ,MST)技术把IEEE 802.1w快速单生成树(RST)算法扩展到多生成树,这为虚拟局域网(VLANs)环境提供了快速收敛和负载均衡的功能,是IEEE 802.1 VLAN标记协议的扩展协议。

IEEE802.1s引入了IST(Single Spanning Tree,单生成树)概念和MST实例。IST是一种RSTP实例,它扩展了MST区域内的802.1D单一生成树。IST连接所有MST网桥,并从边界端口发出、作为贯穿整个网桥域的虚拟网桥。MST实例(MSTI)是一种仅存在于区域内部的RSTP实例。它可以默认运行RSTP,无须额外配置。不同于IST的是,MSTI在区域外既不与BPDU交互,也不发送BPDU。MST可以与传统的PVST+交换机互操作。思科实施定义了16种实例:一个IST(实例0)和15个MSTI,而IEEE 802.1s则支持一个IST和63个MSTI。

RSTP和MSTP都能够与传统生成树协议互操作。但是,当与传统网桥交互时,IEEE 802.1w的快速融合优势就会失去。为保留与基于IEEE 802.1d网桥的向后兼容性,IEEE 802.1s协议网桥在其端口上接听IEEE 802.1d格式的BPDU(网桥协议数据单元)。如果收到了IEEE 802.1d BPDU,端口会采用标准IEEE 802.1d行为,以确保兼容性。

采用MST技术后,可以通过干道(trunks)建立多个生成树,关联VLANs到相关的生成树进程,而且每个生成树进程具有独立于其他进程的拓扑结构。MST还提供了多个数据转发路径和负载均衡,提高了网络容错能力,因为一个进程(转发路径)的故障不会影响其他进程(转发路径)。

每台运行MST的交换机都拥有单一配置,包括一个字母数字式配置名、一个配置修订号和一个4096部件表,与潜在支持某个实例的各4096 VLAN相关联。作为公共MST区域的一部分,一组交换机必须共享相同的配置属性。重要的是要记住,配置属性不同的交换机会被视为位于不同的区域。

在大型网络的不同网络部分,通过MST来定位不同VLANs和生成树进程的分配可以更容易地管理网络和使用冗余路径;一个生成树进程只能存在于具有一致的VLAN进程分配的桥中,必须用同样的MST配置信息来配置一组桥,这使得这些桥能参与到一组生成树进程中,具有同样的MST配置信息的互连的桥构成多生成树(MST)区。

为确保一致的VLAN实例映射,协议需要识别区域的边界。因此,区域的特征都包括在BPDU中。交换机必须了解它们是否像邻居一样位于同一区域,因此会发送一份VLAN实例映射表摘要,以及修订号和名称。当交换机接收到BPDU后,它会提取摘要,并将其与自身的计算结果进行比较。为避免出现生成树环路,如果两台交换机在BPDU中所接收的参数不一致,负责接收BPDU的端口就会被宣布为边界端口。

多生成树(MST)使用修正的快速生成树协议(RSTP)——多生成树协议(MSTP)。MST具有下列特性。

(1)MST在MST区中运行IST常量

MST协议运行一个生成树常量叫做内部生成树(IST),IST用有关MST区的内部信息增加了通用生成树的信息,而MST区对于相邻的单生成树(SST)和MST区就像一个单独的桥。

(2)一个运行MST的桥提供与单生成树桥的互操作性

在MST协议中,内部生成树(IST)连接区中的所有MST桥,并且是通用生成树(CST)的一个子树。通用生成树包含整个的桥域,MST区对于相邻的单生成树(SST)桥和MST区就像一个虚桥。通用和内部生成树(CIST)是每个MST区的内部生成树(IST)、互连MST区的通用生成树和单生成树桥的一个集合,它与一个MST区内的一个IST和一个MST区外的CST都是一样的。STP、RSTP和MSTP共同建立一个单独的桥来作为通用和内部生成树(CIST)的根。

(3)MST在每个区内建立和维护额外的生成树

这些建立和维护额外的生成树就是MST进程(MSTIS)。IST的进程号为0,MSTIS的进程号为1、2、3等。即使MST区是互连的,任何MSTI也都是本地于MST区并且独立于另一个区的MSTI,MST进程和IST在MST区的边界组合在一起构成了CST。MSTI的生成树信息包含在MSTP的记录(M-record)中,M-record总是封装在MST的BPDUS中。由MSTP计算的原始生成树叫做M树(M-tree),M树只在MST区活跃,M树和IST在MST区的边界合并而形成CST

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