生成树协议（三）MSTP 多生成树协议协议原理

STP与RSTP的缺陷（单生成树的弊端）

由于局域网内所有的VLAN共享一棵生成树，因此被阻塞后链路将不承载任何流量，无法在VLAN间实现数据流量的负载均衡，从而造成带宽浪费。

MSTP基本概念

MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多生成树协议）将环路网络修剪成为一个无环的树型网络，避免报文在环路网络中的增生和无限循环，同时还提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN 数据的负载均衡。

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）。

• MST域
  MST域是多生成树域（Multiple Spanning Tree Region），由交换网络中的多台交换设备以及它们之间的网段所构成。同一个MST域的设备具有下列特点：

  1. 都启动了MSTP。
  2. 具有相同的域名。
  3. 具有相同的VLAN到生成树实例映射配置。
  4. 具有相同的MSTP修订级别配置。

• MSTI
  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（生成树实例），每个MSTI都使用单独的RSTP算法，计算单独的生成树。

• 标识域
  每个MSTI（MST Instance）都有一个标识（MSTID），MSTID是一个两字节的整数。VRP平台支持16个MST Instance，MSTID取值范围是0～15，默认所有VLAN映射到MST Instance 0。

• 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，MSTI可以与一个或多个VLAN对应，但一个VLAN只能与一个MSTI对应。

MSTP兼容STP和RSTP，既可以快速收敛，又提供了数据转发的各个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

MSTP BPDU报文

MSTP BPDU报文与STP、RSTP报文非常相似只是多了以下一些字段：（STP、RSTP报文格式请查看本人以前的文章）

Version 3 Length	2字节	Version3 BPDU的长度，只在MSTP的BPDU中出现
MSTI Config ID Format Selector	1字节	固定为0
MSTI Config Name	32字节	“域名”，字符串格式
MSTI Config reversion	2字节	非负整数
MSTI Config Digest	16字节	利用HMAC-MD5算法将域中VLAN和实例的映射关系加密成16字节的摘要
CIST Internal Root Path Cost	14字节	CIST内部路径开销，指从本端口到IST Master交换机的累计路径开销，只在MSTP的BPDU中出现。CIST内部路径开销根据链路带宽计算
CIST Bridge Identifier	8字节	CIST的指定交换机ID，只在MSTP的BPDU中出现
CIST Remaining Hops	1字节	BPDU报文在CIST中的剩余跳数，只在MSTP的BPDU中出现
MSTI Configuration Messages (may be absent)	n×16字节	MSTI配置信息，只在MSTP的BPDU中出现。每个MSTI的配置信息占16 bytes，如果有n个MSTI就占用n×16bytes
FCS	4字节	帧校验序列FCS（Frame Check Sequence）是为接收网卡提供判断是否传输错误的一种方法，如果发现错误，丢弃此帧。FCS只是通用叫法，具体的FCS还可以细分多种校验方法。在以太帧中，FCS通常采用循环冗余码校验CRC（Cyclical Redundancy Check）

单个MSTI Configuration Messages的字段说明如下：

MSTI Flags	MSTI标志
MSTI Regional Root Identifier	MSTI域根交换机ID
MSTI Internal Root Path Cost	MSTI内部路径开销指从本端口到MSTI域根交换机的累计路径开销。MSTI内部路径开销根据链路带宽计算
MSTI Bridge Priority	本交换机在MSTI中的指定交换机的优先级
MSTI Port Priority	本交换机在MSTI中的指定端口的优先级
MSTI Remaining Hops	BPDU报文在MSTI中的剩余跳数