A2、MSTP的基本概念

本节包括以下内容。
1、MSTP的网络层次
2、MSTP网络
3、MST Region
4、MSTI
5、端口角色
6、端口状态
下一章节详细介绍MSTP的拓扑计算

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1、MSTP的网络层次

MSTP网络可分为以下层次：
1、MSTP网络
2、多生成树域MST Region（Multiple Spanning Tree Region）
3、多生成树实例MSTI（Multiple Spanning Tree Instance）

如图2-1所示，MSTP网络中包含1个或多个MST Region，每个MST Region中包含一个或多个MSTI。组成MSTI的是运行STP/RSTP/MSTP的交换机，MSTI是所有运行STP/RSTP/MSTP的交换机经MSTP协议计算后形成的树状网络。

下文将按照MSTP网络的三个层次，分别介绍各个网络层次中的基本概念。

2、MSTP网络

如图2-2所示，MSTP网络层包含以下基本概念。

2.1、总根

总根是CIST（Common and Internal Spanning Tree）的根交换机（CIST Root）。
如图2-2，总根CIST Root在A0中。

2.2、CST

公共生成树CST（Common Spanning Tree）是连接交换网络内所有MST域的一棵成树。
如果把每个MST域看作是一个节点，CST就是这些节点通过STP或RSTP协议计算生成的一棵生成树。
如图2-2中较粗的线条连接各个域构成CST。

2.3、IST

内部生成树IST（Internal Spanning Tree）是各MST域内的一棵生成树。
IST是一个特殊的MSTI，MSTI的ID为0，通常称为MSTI0。
IST是CIST在MST域中的一个片段。
如图2-2中较细的线条在域中连接该域的所有交换机构成IST。

2.4、CIST

公共和内部生成树CIST是通过STP或RSTP协议计算生成的，连接一个交换网络内所有交换机的单生成树。
如图2-2所示，所有MST域的IST加上CST就构成一棵完整的生成树，即CIST。

2.5、SST

构成单生成树SST（Single Spanning Tree）有两种情况：

• 运行STP或RSTP的交换机只能属于一个生成树。
• MST域中只有一个交换机，这个交换机构成单生成树。

如图2-2所示，B0中的交换机就是一棵单生成树。

3、MST Region

如图2-3所示，MST Region中包含以下基本概念。

3.1、MST Region

MST域是多生成树域，由局域网中的多台交换机以及它们之间的网段构成。一个局域网可以存在多个MST域，各MST域之间在物理上直接或间接相连。用户可以通过MSTP配置命令把多台交换机划分在同一个MST域内。
如图2-3所示的MST Region D0中由交换机SwitchA、RtouterB、RtouterC和RtouterD构成，域中有3个MSTI。

3.2、VLAN映射表

VLAN映射表是MST域的属性，它描述了VLAN和MSTI之间的映射关系。
如图2-3中，MST域D0的VLAN映射表是：

• VLAN 1映射到MSTI1
• VLAN2和VLAN3映射到MSTI2
• 其余VLAN映射到MSTI0

3.3、域根

域根（Regional Root）分为IST域根和MSTI域根。

• IST域根如图2-2所示，在B0、C0和D0中，IST生成树中距离总根最近的交换机是IST域根。
• MSTI域根是每个多生成树实例的树根。如图2-3所示，域中不同的MSTI有各自的域根。

3.4、主桥

主桥（Master Bridge）也就是IST Matser，它是域内距离总根最近的交换机。如图2-3中的SwitchA。
如果总根在MST域中，则总根为该域的主桥。

4、MSTI

图2-4 MSTI的基本概念示意图

一个MST域内可以生成多棵生成树，每棵生成树都称为一个MSTI。
MSTI之间彼此独立，MSTI可以与一个或者多个VLAN对应。但一个VLAN只能与一个MSTI对应。
如图2-4中，MST域VLAN10、VLAN20和VLAN30分别对应一个MSTI。

5、端口角色

MSTP中的端口角色主要有***根端口、指定端口、Alternate端口、Backup端口、Master端口、域边缘端口和边缘端口***。除边缘端口外，其他端口角色都参与MSTP的计算过程。
同一端口在不同的生成树实例中可以担任不同的角色。

图2-5 根端口、指定端口、Alternate端口和Backup端口示意图

5.1、根端口

在非根交换机上，离根交换机最近的端口是本交换机的根端口。根交换机没有根端口。
根端口负责向树根方向转发数据。
图2-5中，SwitchA为根交换机，CP1为SwitchC的根端口，BP1为SwitchB的根端口。

5.2、指定端口

对一台交换机而言，它的指定端口是指在上游交换机上，向本机转发BPDU的端口。
指定端口负责向下游网段或交换机转发数据。
图2-5中AP2和AP3为SwitchA的指定端口，CP2为SwitchC的指定端口。

5.3、边缘端口

如果指定端口位于整个域的边缘，不再与任何交换机连接，这种端口叫做边缘端口。
边缘端口一般与用户终端设备直接连接。

5.4、Alternate端口

从发送BPDU来看，Alternate端口就是由于学习到其它交换机的发送的BPDU而被阻塞的端口。从转发用户流量来看，Alternate端口提供了从指定交换机到根交换机的一条备份路径。
Alternate端口是根端口的备份端口，如果根端口被阻塞后，Alternate端口将成为新的根端口。
图2-5中BP2为Alternate端口。

5.5、Backup端口

当同一台交换机的两个端口互相连接时就存在一个环路，此时交换机会将其中一个端口阻塞，Backup端口就是被阻塞的那个端口。图3-7中CP3为Backup端口。
从发送BPDU来看，Backup端口就是由于学习到自己发送的BPDU而被阻塞的端口。从转发用户流量来看，Backup端口，作为指定端口的备份，提供了一条从根交换机到叶节点的备份通路。
图2-6 Master端口和域边缘端口示意图

图2-6 Master端口和域边缘端口示意图

5.6、Master端口

Master端口是MST域和总根相连的所有路径中最短路径上的端口，它是交换机上连接MST域到总根的端口。
Master端口是域中的报文去往总根的必经之路。
Master端口是特殊域边缘端口，Master端口在IST/CIST上的角色是Root Port，在其它各实例上的角色都是Master。
如图2-6所示，交换机SwitchA、SwitchB、SwitchC、SwitchD和它们之间的链路构成一个MST域，SwitchA交换机的端口AP1在域内的所有端口中到总根的路径开销最小，所以AP1为Master端口。

5.7、域边缘端口

域边缘端口是指位于MST域的边缘并连接其它MST域或SST的端口。
在进行MSTP计算的时候，域边缘端口在MSTI上的角色和CIST实例的角色保持一致，即如果边缘端口在CIST实例上的角色是Master端口（连接域到总根的端口），则它在域内所有MST实例上的角色也是Master端口。
例如图2-6中，MST域内的AP1、DP1和DP2都和其它域直接相连，它们都是本MST域的边缘端口。
域边缘端口在生成树实例上的角色与在CIST的角色保持一致。如图3-8所示，AP1是域边缘端口，它在CIST上的角色是Master端口，则AP1在MST域内所有生成树实例上的角色都是Master端口。

6、端口状态

MSTP中，端口状态划分为三种

状态	说明
Forwarding	在这种状态下，端口既转发用户流量又接收/发送BPDU报文。
Learning	这是一种过渡状态。在Learning下，交换机会根据收到的用户流量,构建MAC地址表，但不转发用户流量，所以叫做学习“状态”。Learning状态的端口接收/发送BPDU报文。
Discarding	Discarding状态的端口只接收BPDU报文。

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端口状态和端口角色是没有必然联系的