STP(Spanning Tree Protocol)是生成树协议的英文缩写。该协议可应用于在网络中建立树形拓扑,消除网络中的二层环路,并且可以通过一定的方法实现路径冗余,但不是一定可以实现路径冗余。生成树协议适合所有厂商的网络设备,在配置上和体现功能强度上有所差别,但是在原理和应用效果是一致的。

功能介绍

生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的单点故障、网络回环,解决成环以太网网络的“广播风暴”问题,从某种意义上说是一种网络保护技术,可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。STP也提供了为网络提供备份连接的可能,可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。新型以太单板支持符合IEEE 802.1d标准的生成树协议STP及IEEE 802.1w规定的快速生成树协议RSTP,收敛速度可达到1s。

运行过程

生成树协议运行生成树算法(STA)。生成树算法很复杂,但是其过程可以归纳为以下三个部分。
(1)选择根网桥
(2)选择根端口
(3)选择指定端口(也有书籍称为转发端口)

pvst介绍

PVST是解决在虚拟局域网上处理生成树的CISCO特有解决方案。PVST为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例.一般情况下PVST要求在交换机之间的中继链路上运行CISCO的ISL

用途

每个VLAN生成树(PVST)为每个在网络中配置的VLAN维护一个生成树实例。它使用ISL中继和允许一个VLAN中继当被其它VLANs的阻塞时将一些VLANs转发。尽管PVST对待每个VLAN作为一个单独的网络,它有能力(在第2层)通过一些在主干和其它在另一个主干中的不引起生成树循环的Vlans中的一些VLANs来负载平衡通信。

缺点

由于每个VLAN都需要生成一棵树,PVST BPDU的通信量将正比于Trunk的VLAN个数。
在VLAN个数比较多的时候,维护多棵生成树的计算量和资源占用量将急剧增长。特别是当Trunk了很多VLAN的接口状态变化的时候,所有生成树的状态都要重新计算,CPU将不堪重负。所以,Cisco交换机限制了VLAN的使用个数,同时不建议在一个端口上Trunk很多VLAN。
由于协议的私有性,PVST/PVST+不能像STP/RSTP一样得到广泛的支持,不同厂家的设备并不能在这种模式下直接互通,只能通过一些变通的方式实现,例如Foundry的IronSpan。IronSpan默认情况下运行的是STP协议,当某个端口收到PVST BPDU时,该端口的生成树模式会自动切换成PVST/PVST+兼容模式。

MSTP 基本原理

将多个vlan关联(映射)到一个实例(instance),默认已存在实例0(包含所有vlan),通常自定义实例1和2,不同实例的根不相同,可负载均衡,具备RSTP的快速收敛。

通过MSTP把一个交换网络划分成多个域,每个域内形成多棵生成树,生成树之间彼此独立。每棵生成树叫做一个多生成树实例MSTI(Multiple Spanning Tree Instance),每个域叫做一个MST域(MST Region:Multiple Spanning Tree Region)。

mstp优势

通过部署MSTP多进程可实现如下:
极大地提升了在不同组网条件下生成树协议的可部署性。
为了保证运行不同类型生成树协议的网络可靠运行,可将不同类型的生成树协议划分到不同的进程中,不同进程对应的网络进行独立的生成树协议计算。
增强了组网的可靠性,对于大量的二层接入设备,可减少单台设备故障对整个网络的冲击。
通过进程隔离不同的拓扑计算,即某台设备故障只影响其所在的进程对应的拓扑,不会影响其他进程拓扑计算。
网络扩容时,可减少网络管理者维护量,从而提升了用户运维管理的方便性。
当网络扩容时,只需要划分新的进程与原有网络对接,不需要调整原有网络的MSTP进程配置。如果是某个进程中进行了设备扩容,此时也只需要针对扩容的进程进行修改,而不需要调整其他进程中的配置。
实现二层端口分割管理
每个MSTP进程可以管理设备上的部分端口,即设备的二层端口资源被多个MSTP进程分割管理,每个MSTP进程上均可运行标准的MSTP。

rstp介绍

RSTP:快速生成树协议(rapid spanning Tree Protocol ):802.1w由802.1d发展而成,这种协议在网络结构发生变化时,能更快的收敛网络。它比802.1d多了一种端口类型:备份端口(backup port)类型,用来做指定端口的备份。 STP(Spanning Tree Protocol )是生成树协议的英文缩写。该协议可应用于环路网络,通过一定的算法实现路径冗余,同时将环路网络修剪成无环路的树型网络,从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。

功能介绍

生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回,解决成环以太网网络的“广播风暴”问题,从某种意义上说是一种网络保护技术,可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。STP也提供了为网络提供备份连接的可能,可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。新型以太单板支持符合ITU-T 802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP,收敛速度可达到1s。

mstp配置

拓扑图

stp rstp pvst mstp

配置方式

配置 Device A

配置 MST 域的域名为 example,将 VLAN 10、30、40
分别映射到 MSTI 1、3、4 上,并配置MSTP 的修订级别为 0。
<DeviceA> system-view
[DeviceA] stp region-configuration
[DeviceA-mst-region] region-name example
[DeviceA-mst-region] instance 1 vlan 10
[DeviceA-mst-region] instance 3 vlan 30
[DeviceA-mst-region] instance 4 vlan 40
[DeviceA-mst-region] revision-level 0
激活 MST 域的配置。
[DeviceA-mst-region] active region-configuration
[DeviceA-mst-region] quit
配置本设备为 MSTI 1 的根桥。
[DeviceA] stp instance 1 root primary
全局使能生成树协议。
[DeviceA] stp global enable

配置 Device B

配置 MST 域的域名为 example,将 VLAN 10、30、40
分别映射到 MSTI 1、3、4 上,并配置MSTP 的修订级别为 0。
<DeviceB> system-view
[DeviceB] stp region-configuration
[DeviceB-mst-region] region-name example
[DeviceB-mst-region] instance 1 vlan 10
[DeviceB-mst-region] instance 3 vlan 30
[DeviceB-mst-region] instance 4 vlan 40
[DeviceB-mst-region] revision-level 0
激活 MST 域的配置。
[DeviceB-mst-region] active region-configuration
[DeviceB-mst-region] quit
配置本设备为 MSTI 3 的根桥。
[DeviceB] stp instance 3 root primary
全局使能生成树协议。
[DeviceB] stp global enable

配置 Device C