如图所示网络中，生成树结构在图中用虚线表示，所有链路开销相同，BID大小S6<S5<S4<S3<S2<S1。经RSTP计算，S6为根交换设备，S2和S5之间、S1和S4之间的链路被阻塞。HostA和B同属于VLAN2，由于S2和S5之间的链路被阻塞，S3和S6之间的链路又不允许VLAN2的报文通过，因此HostA和HostB之间无法互相通讯。
如图所示，MSTP通过设置VLAN映射表，把VLAN和MSTI联系起来。每个VLAN只能对应一个MSTI（即同一VLAN的数据只能在一个MSTI中传输），而一个MSTI可能对应多个VLAN。经计算，最终生成两棵生成树：MSTI1以S4为根，转发VLAN2的报文；MSTI2以S6为根，转发VLAN3的报文。这样，不同VLAN的报文沿不同的路径转发，实现了负载分担，同时，解决了VLAN2内主机A和主机B的不互通问题。
MSTP中名词的概念：
MST域，由交换网络中的多台交换设备以及它们之间的网段构成。同一个MST域的设备具有以下特点：均使能MSTP，有相同的域名、有相同的修订级别、有相同的VLAN映射表。
多生成树实例MSTI，可以看成是多个拓扑结构相同的VLAN的一个集合。通过将多个结构相同的VLAN捆绑到一个MSTI，即把多个相同拓扑结构的VLAN映射到一个实例里，可以节省通信开销和资源占用率。MSTI的计算相互独立，在这些实例上可以实现负载均衡。
VLAN映射表，即VLAN和MSTI的对应关系。一个VLAN只能对应一个MSTI（即同一VLAN的数据只能在一个MSTI中传输），一个MSTI可能对应多个拓扑结构相同的VLAN。
CST：公共生成树，连接所有MST域的一棵生成树。它将每个MST域看成是一个交换机，通过STP或RSTP协议计算生成的一棵生成树。
IST：内部生成树，是各MST域内的一棵生成树。它是一个特殊的MSTI：MSTI的ID为0；无论有没有配置，IST都是存在的；所有VLAN默认都映射到IST实例。
CIST：所有MST域内的IST加上CST就构成了CIST。
总根：即CIST的根交换机。在整个网络中，每台交换机都有IST，IST中BID最小的交换机就是总根。
域根：分为IST域根和MSTI域根。IST域根，是指IST中距离总根最近（域间）的交换设备；MSTI域根，是每个生成树实例MSTI的树根，即每个MSTI中BID最小的交换设备。
主桥：每个MST域各一个，是MST域内距离总根最近（这里的“最近”是仅考虑区域间路径而言的）的交换设备。因此，每个MST域中，主桥就是该MST域的IST域根。
*IST域根，并不是BID最小的，而是距离总根最近的（域间）.在各MST域中，IST域根、主桥，二者是同一设备。
MSTP端口角色：
MSTP在RSTP的基础上新增了2种端口角色，MSTP的端口角色共有7种：RP、DP、AP、BP、EP、域边缘端口和Master端口。前5种与RSTP中的定义一致。
域边缘端口：位于MST域的边缘并连接其它MST域的端口。
Master端口：主桥上距离总根最近的端口（即主桥上CIST的RP端口）。
Master端口解读：
【Master端口，是一种特殊的域边缘端口。特殊，是因为它是MST域中的报文去往总根的必经之路（最近），也是唯一出口。
Master端口，在CIST上的角色是RP端口，MST域中，在各MSTI的角色都是Master端口。】
MSTP与RSTP的端口状态是一样的。
MSTP报文：
MSTP使用多生成树桥接协议数据单元MST BPDU作为生成树计算的依据。MST BPDU报文用来计算生成树的拓扑、维护网络拓扑以及传达拓扑变化记录。
MSTP二层网络中，一个MST域中可以定义多个MSTI，但所有自定义的MSTI和IST实例共用一批MST BPDU来进行生成树的计算，通过这批MST BPDU的交互完成所有树的收敛。
目前，MSTP的报文存在两种格式：
dot1s：IEEE802.1S规定的报文格式
legacy：私有协议报文格式
华为采用的是端口收发MSTP报文格式可配置功能（stp compliance），能够实现对BPDU报文格式的自适应。
在IEEE802.1S规定的报文格式（dot1s）中，除MST专有字段外，其它字段与RST BPDU类似。
某些类似字段：
CIST RID：表示总根。
CIST ERPC：CIST外部路径开销，表示发送此BPDU的网桥所属的域距离总根所属的域的CST路径开销。
CIST Region Root ID：表示IST域根的ID（也即主桥的ID）。如果把一个MST域看成是一个交换设备，用IST域根代表一个MST域，则CIST Region Root ID与RST BPDU中的BID类似。
CIST PID：表示MST BPDU的发送端口ID。
某些MST专有字段：
MST Configuration ID：MST配置标识，表示MST域的标识信息。共包括4个字段，只有4个字段全相同并且互联的交换设备才被认为是在同一MST域中。Format Selector固定为0，Config Digest（配置摘要）是利用MD5算法把MST配置表（即VLAN映射表）加密成摘要信息。
CIST IRPC：CIST内部路径开销，表示从本端口到IST域根（即主桥）的路径开销。
CIST BID：发送此MST BPDU的交换机BID。
MSTI Configuration Messages：MSTI配置信息。每个MSTI的配置信息占16B，总大小为16B*n。每
个MSTI包含有6个字段：
MSTI Flags：新增Master标志位取代了TCA位，表示该交换设备是否为主桥。
MSTI Region Root ID：表示MSTI域根。
MSTI IRPC：MSTI内部路径开销，表示从本端口到MSTI域根的路径开销。
MSTI Bridge Pri：交换机在此MSTI中的优先级。
MSTI Port Pri：端口在此MSTI中的优先级。
MSTI 剩余跳数：BPDU报文在MSTI中的剩余跳数。
MSTP拓扑计算过程：
MSTP通过交互MST BPDU进行MSTP拓扑计算。MSTP拓扑计算过程可分为2大部分：CIST的计算和MSTI的计算。具体过程如下：
（1）先选出总根，即CIST根桥。
（2）在每个MST域中选出IST域根，即主桥。
（3）在IST域根（即主桥）上选出RP端口，即主桥在CIST上的RP端口。
（4）计算出MST域间链路的DP和AP/BP端口。
（5）在每个MST域中，IST和MST上计算出相应角色的端口。
优先级向量及比较规则：
CIST和MSTI都是根据优先级向量来计算的，而这些优先级向量信息都包含在MST BPDU中。各交换设备通过交互MST BPDU来生成MSTI和CIST。
参与CIST计算的优先级向量：{总根ID、ERPC、IST域根ID、IRPC、发送者ID、发送端口ID、接收端口ID}。
参与MSTI计算的优先级向量：{MSTI域根ID、IRPC、发送者ID、发送端口ID、接收端口ID}。
比较规则如下：
依次比较优先级向量内部的各个变量，值越小优先级越高，值相同比较下一个变量。
如果接口收到的BPDU优于接口缓存的BPDU，则接口缓存的BPDU被替换，同时，更新交换设备保存的全局BPDU；反之，新收到的BPDU被丢弃。
MSTI的特点：
每个MSTI独立计算自己的生成树，互不干扰。
每个MSTI的生成树可以有不同的树根，不同的拓扑。
每个MSTI在自己的生成树内发送MST BPDU，进行维护。
每个MSTI的拓扑通过命令配置决定。
每个端口在不同MSTI上的生成树参数可以不同。
每个端口在不同MSTI上的角色、状态可以不同。
另外需要注意的是，在运行MSTP协议的网络中，一个VLAN报文将沿着如下路径转发：在MST域内，沿着其对应的MSTI转发，在MST域间沿着CST转发。
我们以下图为案例进行分析：
已知交换机BID：SW1<SW2<SW3…<SW10，则CIST实例拓扑计算过程如下：
第一，选举CIST根桥。BID最小的交换机就是CIST的根桥，即总根。启动时，10台交换机都认为自己既是CIST根桥，同时也是域内主桥，所有端口都是DP/Discarding，所以开始向外发送自己的BPDU。例如SW1中，参与CIST拓扑计算的优先级向量是{SW1,0,SW1,0,SW1,X}。所有交换机产生的BPDU经过比较后，最终SW1因在实例0中的BID最小而成为CIST的根桥，同时也是region1的主桥。
第二，选举MST域内主桥。依次比较外部路径开销ERPC和BID，较小者优选。在region1中主桥就是SW1（总根也是所在MST域的主桥），首先根据定义主桥一定是边界交换机，依据比较选举规则，在region2中主桥是SW4，在region3中主桥是SW7。如果把SW2-SW4之间的链路成本加倍，这时在region2中SW4和SW6到CIST根桥所在域的ERPC是一样的，继续比较BID，由于SW4小于SW6，所以SW4是region2的主桥。
第三，在每个MST域中，选出IST域根（即主桥）的RP端口。依次比较ERPC、指定交换机ID、指定端口ID和接收端口ID，较小者优选。如下图所示，新增2条链路。这时，主桥SW4上RP端口选举，ERPC相同，指定交换机SW2<SW3，再比较指定端口ID，则优选e0/0/2口为RP端口。
第四，计算出MST域间链路的DP和AP/BP端口。依次比较ERPC、指定交换机ID和指定端口ID，较小者优选。总根所在MST域的边界交换机上的对外端口都是DP端口（不考虑自环而致的BP端口），所以SW2和SW3上的对外端口都是DP端口；SW6和SW8间的互连链路的两个端口，ERPC相同，由于SW6<SW8，所以优选SW6上的e0/0/1口为DP端口，而SW8上的为AP端口。
第五，在每个MST域内，计算IST和MSTI的拓扑。（与STP类似）
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大家可以根据下面的拓扑思考一下下面的案例：
案例思考：
如图，SW1是CIST的根桥，BID：SW1<SW4<SW11<SW22<SW33<SW44。请分析SW4访问SW1的路径。
与上一个案例的分析过程类似，最终得出：SW1是CIST根桥（即总根），SW4的e0/0/2口是RP端口，e0/0/1口是AP端口。
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多区域案例分析：
多区域的问题：多区域会造成区域间流量没有负载分担能力，及可能存在次优路径，如非必要，尽量使用单区域去设计生成树。
如图所示，公司有4台交换设备，核心层设备SW1和SW2处在区域1，汇聚层设备SW3和SW4处在区域2中，交换机彼此之间全互连。Vlan和实例的映射关系如图所示。其中，BID关系：SW1<SW2<SW3<SW4。分析核心层和汇聚层的访问链路；如果4台设备在同一区域会如何？
分析过程：
首先，很容易看出：SW1是CIST的根桥，也是region1的主桥，SW3是region2的主桥。
其次，SW3 G0/2口收到的BPDU{SW1,0,SW1,0,SW2,G0/2}，SW3 G0/3口收到BPDU{SW1,0,SW1,0,SW1,G0/3}，经计算，依次比较ERPC（均为10），指定交换机ID（SW1<SW2），得出G0/3口是RP端口。由于区域之间主桥上的RP口是唯一出口，所以两个区域间的其它链路被阻塞，即SW3 G0/2口，SW4的对外两个端口都是AP。
所以，核心层和汇聚层的访问链路就是SW1和SW3之间的G0/3接口链路。
若配置多区域，区域间互访仅一条互通链路，没有负载分担能力，流量集中在单根链路上容易形成瓶颈。比如此例中，SW1-SW3链路是2个区域间的唯一互访路径。 而配置单区域，上下两部分互访时，可能存在多条互通链路。比如，若SW1是根桥，则上下两部分互访时可通过SW1-SW3和SW1-SW4这两条链路。
若配置多区域，区域间互访时流量一定经过主桥，可能存在次优路径。比如，PC4访问PC2，流量访问路径是SW4-SW3-SW1-SW2（次优路径）。而配置单区域，访问路径是SW4-SW1-SW2，优于多区域时的访问路径。
MSTP的快速收敛机制：
MSTP支持普通P/A机制和增强P/A机制。其中，普通P/A机制与RSTP中的P/A机制相同。增强P/A机制，是在普通P/A机制的基础上，改变下游根端口进入Forwarding状态的条件。普通P/A机制中，下游根端口是当同步过程完成后（所有其他端口的synced置位后根端口的synced置位），进入Forwarding状态；增强P/A机制中，上游交换机（DP）主动发送Agreement使下游根端口进入转发Forwarding状态。
所以增强型的P/A机制为：
1.上游设备发送Proposal报文，请求进行快速迁移。下游设备接收到后，若与上游设备相连的端口被设置为根端口，则阻塞所有非边缘端口。
2.上游设备继续发送Agreement报文。下游设备接收到后，根端口转为Forwarding。
3.下游设备回应Agreement报文。上游设备接收到后，把与下游设备相连的端口设置为指定端口，并立即进入Forwarding状态。
备注：缺省情况下，华为设备使用增强型PA机制。如果华为设备与使用普通P/A机制的厂商设备进行互通，需要在华为设备上配置命令“stp no-agreement-check”使其转变为普通P/A机制。
还是那句话STP知识点比较多，所以要学习就需要耐心去学习，不明白的就先去看之前发的STP、RSTP的分享贴，以上就是MSTP的知识，以案例为基础，大家可以自行根据我的叙述进行研究，思考一下中间留下的案例是否你的思路跟答案一致。
以上就是本次的网络技术原理详解分享之MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol)多生成树协议原理分享，后续再陪同大家完成MSTP的实验分享，关于STP章节的学习任务我们将顺利毕业完结，坚持的小伙伴恭喜们STP章节顺利毕业，感谢大佬们的参阅，此贴先到这里后续会带上更加实用的帖子，感谢大家！
励志分享超清壁纸语句~~：
熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙
好的今天就到这里，老样子，感谢各位大神的参阅，孩子为了挣豆子不容易，孩子家里穷没豆子吃饭了！！！
楼主
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发表于 2022-10-10 10:23
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