使用MSTP提高生成树的弹性

2016-07-04张文川

电脑知识与技术 2016年15期

张文川

摘要：IEEE802.1s MSTP（Multiple spanning Tree Protocol，多生成树协议）是在802.1d STP和802.1w RSTP的基础上发展起来的。MSTP有时也被称为MISTP（Multiple Instance STP）。多生成树协议可以将一个或者多个VLAN映射到一个实例中，这样不同的VLAN之间就会存在不同的选举结果，从而避免连通性丢失的问题，并可以起到流量负载分担的作用。本文主要介绍传统生成树协议存在的问题、概念和术语以及如何在网络中部署MSTP。

关键字：生成树；MSTP；冗余链路；负载分担

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）15-0068-02

Abstract： IEEE802.1 s MSTP （Multiple spanning Tree Protocol， Multiple spanning Tree Protocol） is in 802.1 d STP and 802.1 w RSTP developed on the basis of. MSTP is sometimes called MISTP （Multiple Instance STP）. Multiple spanning tree protocol can be one or more VLAN mapped to an instance， this will exist between different vlans different election results， as to avoid the problem of connectivity is lost， and can have the effect of traffic load sharing. This paper mainly introduces the problems existing in the traditional spanning tree protocol， concepts and terminology， and how in the network deployment of MSTP.

Key words： spanning tree； MSTP. Redundant links； Load sharing

在多个交换机或交换设备组成的网络环境中，通常都配置了生成树协议来控制网络环路的发生，让网络无需人工干预就能快速地从故障中恢复过来，以便提高网络的稳定性和健壮性。但是简单的部署生成树协议并不能彻底提高网络通信效率，甚至有时会导致网络阻塞，而多生成树协议（MSTP）可以提高生成树的弹性，提高网络的通信能力。

1 MSTP介绍

1.1 传统生成树的问题

不管是STP还是RSTP，在网络中进行生成树计算的时候都没有考虑VLAN的情况，也就是说，在STP和RSTP中，所有VLAN都共享相同的生成树，这就意味着所有VLAN都使用相同的路径发送和接收数据。如果在一个网络环境中存在多个VLAN，这样就会导致生成树将链路阻断后使部分VLAN内的数据流无法互通，或者不能有效利用冗余链路的带宽。

1.2 MSTP区域与实例

为了让一个或者多个VLAN运行生成树，需要对网络中的VLAN交换机进行实例划分，将一个或多个VLAN映射到一个MST（MST Instance）实例。一个MST实例将运行一个生成树。具有相同MST实例映射规则或配置的交换机组成一个MST区域（region）。属于同一个MST区域的交换机的配置名称、修正号必须相同。用32字节长的修正值来标志MST region的名称（name）。用16比特长的修正值来标志MST region的修正号（revision number）。在每台交换机里，最多可以创建64个MST 实例，编号从1-64，Instance 0是强制存在的。在交换机上可以通过配置将VLAN和不同的Instance进行映射，没有映射到MST实例的VLAN默认属于Instance 0，实际上，在配置映射关系之前，交换机上所有的VLAN都默认属于Instance 0。

1.3 MSTP 术语

在MSTP网络中，会形成很多生成树，主要有MSTI生成树、IST、CIST、CST。MSTP（Multiple spanning Tree Protocol）生成树是每个Instance中形成的生成树。IST（Internal Spanning Tree）是SMT区域内的生成树。IST实例使用的编号为0。IST使整个MST区域从外部看起来就好比是一个虚拟的网桥。CIST（Common Spanning Tree）是连接交换机内部所有SMT区域的一个生成树。每个MST区域相对于CST来说就好比一个虚拟的网桥。如果将MST区域看作一个网桥，那么CST就是这些“网桥”就是通过STP或RSTP计算出来的一个生成树。IST和CST共同构成了整个网络的CIST（Common and Internal Spanning Tree），它相当于每个MST区域中的IST、CST以及802.1d网桥的集合。STP和RSTP会为CIST选举出CIST的根。

1.4 MSTP负载均衡

在MSTP中，可以将VLAN映射到不同的实例中，并且在不同的实例中可以有不同的生成树计算结果。如图1所示，可以通过配置交换机在实例中的优先级使得交换机A在instance 1中为根交换机，交换机B在instance 2中为根交换机。假设在instance 1中生成树计算的结果是阻断交换机B和交换机C之间的链路；在instance 2中，被阻断的是交换机A和交换机C之间的链路，那么对于VLAN 1的数据流将使用AB和AC链路，VLAN 2 的数据流将使用AB和BC的链路，从而实现负载分担的效果。如果不使用MSTP，那么VLAN1和VLAN 2将共享一个生成树，结果是两个VLAN中的数据都使用相同的链路，从而造成冗余链路带宽的浪费。

2 配置MSTP

2.1 MSTP基本配置

MSTP的基本配置包括启用MSTP，配置MSTP区域，配置VLAN与生成树实例的映射关系。

在交换机上启用MSTP的配置步骤如下。

步骤1：启用生成树

Switch（config） #spanning-tree

步骤2：选择生成树模式为MSTP

Switch（config） #spanning-tree mode mstp

默认情况下，当启用生成树后，生成树的运行模式为MSTP。

如果想让多台交换机处于一个MSTP区域中，那么需要在这几台交换机上配置相同的区域配置名称、修正号以及VLAN与生成树实例的映射关系。配置步骤如下。

步骤1：进入全局配置模式

Switch#configure terminal

步骤2：进入MSTP配置模式

Switch（config） # spanning-tree mst configuration

步骤3：在交换机上配置VLAN与生成树示例的映射关系

Switch（config-mst） #instance instance-id vlan vlan-range

参数instance-id表示实例号，取值范围是0～64；vlan-range表示映射到此实例中的VLAN，取值范围是1 4094.连续的VLAN可以用vlan_id-vlan_id表示，例如1-20表示的VLAN 1至VLAN 20.不连续的VLAN用“，”隔开，例如1-20，23，34表示的范围是VLAN 1至VLAN 20以及VLAN 23和VLAN 34。

步骤4：配置MSTP区域的配置名称

Switch（config-mst）#name name

参数name表示MST区域的名称，取值范围是长度为1～32个字符的字符串。

步骤5：配置MSTP区域的修正号

Switch（config-mst）#revision number

参数的取值范围是0～65536，默认值为0。

2.2 配置负载均衡

在图1所示的网络中，要实现负载分担，关键点是要为不同的生成树实例选举出不同的根交换机，我们可以通过调整某台交换机在特定实例中的优先级来完成。

使用如下命令可以为交换机在待定实例中配置优先级：

Switch（config） # spanning-tree mst instance-id priority priority

在图1种中交换机A的MSTP配置，将交换机A在instance 1中的优先级配置为4096，这样配置的结果是交换机A在instance 1，即VLAN 1中担任根交换机的角色。交换机A的MST配置过程如下：

SwitchA#configure terminal