MSTP以太网原理
2024版三层交换机配置MSTP协议详解华为eNSP实验[1]
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总结与展望
实验环境搭建
成功搭建华为eNSP实验环境，包括三层交换机、PC等网络设备，并正确连接物理链路。
MSTP协议配置
在三层交换机上完成MSTP协议的配置，实现VLAN的划分和跨交换机的通信。
实验结果验证
通过PC机的互通测试，验证MSTP协议配置的正确性和有效性。
实验总结
03
02
01
MSTP是IEEE 802.1s标准中定义的一种协议，是STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）的扩展，支持多实例生成树，可以实现不同VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）之间的负载均衡和快速收敛。
MSTP协议特点
多实例生成树
兼容性
VLAN感知
为每个VLAN配置一个三层接口，并分配IP地址，以便实现不同VLAN之间的路由。
配置三层接口
01
02
03
配置VLAN和接口
配置MSTP域和实例
在交换机上创建一个MSTP域，并为该域分配一个唯一的域名。
配置MSTP实例
在MSTP域中创建多个MSTP实例，每个实例对应一个生成树拓扑。根据网络需求，为每个实例分配相应的VLAN。
配置MSTP优先级
设置交换机的MSTP优先级，以确定交换机在生成树拓扑中的角色（如根桥、备份根桥等）。
配置MSTP域
配置MSTP端口
将交换机上的端口配置为MSTP端口，并设置端口的路径开销、端口优先级等参数。
配置MSTP链路
在交换机之间建立MSTP链路，实现生成树拓扑的连接。根据网络需求，可以配置链路的带宽、延迟等参数。
快速收敛
MSTP协议工作原理
中国联通MSTP以太网产品及网络介绍
• 省内干线全长15.6万公 里，
• 本地网和接入网光缆全 长逾123.6万皮长公里
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中国联通MSTP以太网产品及网络介 绍
中国联通骨干传输网
• 中国联通拥有两张骨干传输网络； • 均采用国际通信领域先进传输技术和设备，建设高
中国联通MSTP以太网产品及网络介 绍
中国联通MSTP网络总体构架
•联
• 广域以太网采用专用基于SDH 的MSTP 设备构建的专有网络。在骨干段依托于骨
干SDH 网络进行传输，各接入段构建于城域SDH 网络上，采用MSTP 设备进行汇
聚接入。形成安全性、稳定性以及可靠性高的、构架在双链路基础传输网络之
中国联通MSTP以太网产 品及网络介绍
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2020/11/3
中国联通MSTP以太网产品及网络介 绍
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Agenda
• MSTP产品定义 • 联通网络介绍 • 应用模式介绍 • 成功案例 • 售后服务
中国联通MSTP以太网产品及网络介 绍
MSTP以太网专线 产品定义
• 中国联通广域以太网专线电路出租产品，是构建于MSTP /SDH设备 平台上，通过以太网接口为客户提供点对点的数据专线业务。
A
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N*vc12 Ethernet over SDH
B
中国联通MSTP以太网产品及网络介 绍
带宽类型
• 10/100M RJ45接口：2M－－100M； 并支持 在100M 内平滑升速，无需更改客户终端接口、 局端设备、接入模式等
• GE光口：100M 以上；
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MSTP传输线路的介绍
MSTP传输线路的介绍1 MSTP概念MSTP（基于SDH 的多业务传送平台）是指，基于SDH 平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。
基于SDH的多业务传送节点除应具有标准SDH传送节点所具有的功能外，还具有以下主要功能特征。
（1）具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的接入功能；（2）具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的传送功能包括点到点的透明传送功能；（3）具有ATM业务或以太网业务的带宽统计复用功能；（4）具有ATM业务或以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。
基于SDH 的多业务传送节点可根据网络需求应用在传送网的接入层、汇聚层，应用在骨干层的情况有待研究。
城域网是当前电信运营商争夺的焦点，目前城域网组网技术种类繁多，大致包括基于SDH结构的城域网、基于以太网结构的城域网、基于ATM结构的城域网和基于DWDM结构的城域网。
其实，SDH、ATM、Ethernet 、WDM等各种技术也都在不断吸取其他技术的长处，互相取长补短，即要实现快速传输，又要满足多业务承载，另外还要提供电信级的QoS，各种城域网技术之间表现出一种融合的趋势。
2 MSTP工作原理MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。
基于SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。
它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间或POP间，还适合于大企事业用户驻地。
而且即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司，以SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。
所以，它将成为城域网近期的主流技术之一。
这就要求SDH必须从传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台，即融合的多业务节点。
mstp原理
mstp原理MSTP原理。
MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是一种用于构建大型以太网网络的协议，它允许网络管理员在一个以太网交换机网络中创建多个生成树。
MSTP的主要目的是提供冗余路径和容错能力，以确保网络中断时能够快速恢复。
本文将介绍MSTP的原理及其在以太网网络中的应用。
MSTP是基于802.1D STP（Spanning Tree Protocol）和802.1w RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）的改进版本，它可以同时支持多个VLAN，并且能够将这些VLAN映射到一个或多个生成树实例上。
这样就可以在网络中实现不同VLAN之间的隔离，提高网络的灵活性和可扩展性。
MSTP的原理主要包括以下几个方面：1. 实例化生成树，MSTP将网络中的所有交换机划分为不同的区域，每个区域称为一个实例。
每个实例都有自己的生成树，这样就可以实现不同实例之间的隔离，提高网络的可靠性和可管理性。
2. 生成树计算，MSTP使用一种称为CIST（Common and Internal Spanning Tree）的生成树计算方法，它将所有实例的生成树计算合并到一个公共的生成树中。
这样就可以减少生成树计算的复杂度，提高网络的收敛速度。
3. 端口角色，MSTP定义了不同的端口角色，包括根端口、指定端口和替代端口。
这些角色决定了端口在生成树中的作用，以及数据包在网络中的传输路径。
4. 优先级和成本，MSTP允许管理员配置每个交换机的优先级和端口的成本，以影响生成树计算的结果。
这样就可以手动干预生成树的构建，满足特定的网络需求。
MSTP在以太网网络中有着广泛的应用，特别是在大型企业网络和数据中心网络中。
它能够提供快速收敛和高可靠性，同时支持多个VLAN，满足不同业务的需求。
在实际部署中，网络管理员需要合理配置MSTP的参数，确保网络的稳定和高效运行。
总之，MSTP作为一种高级的生成树协议，具有灵活性和可扩展性，能够满足复杂网络环境下的需求。
MSTP技术原理
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以太网物理层----GE接口（2）
1000Base-LX接口的使用范围
光纤类型 模宽＠1300nm（最小满负发送）（MHz· km） 最小范围（m）
62.5μmMMF
50μmMMF 50μmMMF 10μmSMF
500
400 500 N/A
2~550
2~550 2~550 2~5000
1000Base-LX发送特性
2~275
2~500 2~550 单位 nm dBm dBm dBm dB
平均发送光功率（最大值） 平均发送光功率（最小值） 发送器关断时平均发送光功率（最大值） 消光比（最小值）
注1：最大平均发送功率应取平均接收功率（最大值）与IEEE803.2规定的1类安全限中的小值。 1000Base-SX接收特性 波长（范围） 平均接收光功率（最大值） 接收灵敏度 回损（最小值） 加强接收灵敏度 62.5μmMMF 770～860 0 -17 12 -12.5 -13.5 50μmMMF 单位 nm dBm dBm dB dBm
传输距离为275m（62.5μm多模）、550m （50μm 多模）、5km（单模）。 ----------------------------------------------------------------------------------------
1000BASE-SX：多模光纤上的千兆以太网，S指光信号是短波长；
光纤类型 62.5μmMMF 模宽＠850nm（最小满负发送）（MHz· km） 160 最小范围（m） 2~220
62.5μmMMF
50μmMMF 50μmMMF 1000Base-SX发送特性 波长（范围）
200
MSTP网络简介
课题二MSTP网络设计一、概述MSTP（Multi-Service Transfer Platform）（基于SDH 的多业务传送平台）是指基于SDH 平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。
二、工作原理MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。
基于SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。
它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间或POP间，还适合于大企事业用户驻地。
而且即便对于已敷设了大量SDH 网的运营公司，以SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。
所以，它将成为城域网近期的主流技术之一。
这就要求SDH必须从传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台，即融合的多业务节点。
MSTP的实现基础是充分利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，并对网络业务支撑层加以改造，以适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支持。
即将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传送层一体化的SDH业务节点，称为融合的网络节点或多业务节点，主要定位于网络边缘。
三、基于SDH的MSTP原理框图四、组网方式1、星型2、环形……3、链型4、混合型五、设计的关键技术(1)封装协议：MSTP在承载和传送以太网业务时首先要对以太网信号以某种协议进行封装，封装协议可以有很多方式，最常用的有PPP、LAPS、GFP以及一些设备厂商的专有封装机制。
PPP协议为点到点协议，它要利用HDLC(高速数据链路控制)协议来组帧，分组/包组成的HDLC帧利用字节同步方式映射入SDH的VC中；它在POS(PACKETOVERSDH)系统中用来承载IP数据，在ETHERNETOVER SDH系统中用来承载以太帧。
MSTP和SDH
第二代MSTP：MSTP以太网二层交换功能是指在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器的点对点链路之间，实现基于以太网链路层的数据帧交换。
第三代MSTP：在数据业务和传输虚容器之间引入智能适配层(1.5层)、采用PPP/LAPS/GFP高速封装协议、支持虚级联和链路容量自动调整(LCAS)机制，因此可支持多点到多点的连接、具有可扩展性、支持用户隔离和带宽共享、支持以太网业务QoS、SLA增强、阻塞控制，公平接入以及提供业务层环网保护。
传统SDH技术来承载数据业务的网络通常是通过PoS将数据包映射到SDH的VCห้องสมุดไป่ตู้，该方式实际上是在使用基于传输设备的一种点到点的“专线”，要求预先确定带宽，大多数业务量以E1、E3、STM－1/4的粒度以专用“管道”形式进入网络。
针对以太网数据具有突发和不定长的特性，引入中间智能适配层(1.5层)、采用PPP/LAPS/GFP高速封装协议、支持虚级联和链路容量自动调整(LCAS)机制，完成以太数据封装，实现到SDH VC的帧映射。支持多点到多点的连接、具有可扩展性、支持用户隔离和带宽共享、支持以太网业务QoS、SLA增强、阻塞控制，公平接入以及提供业务层环网保护。
MSTP是基于SDH的多业务传输平台，从各厂商商用的MSTP看，除了具有SDH功能外，还具有Ethernet功能和ATM功能。伴随着电信网络的发展，MSTP的技术也在不断进步，主要体现在对以太网业务的处理上，共经历了从支持以太网透传的第一代MSTP、支持二层交换的第二代MSTP和当前支持以太网业务QoS的第三代MSTP三步。
mstp协议简介
mstp协议简介MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多重生成树协议）是一种用于以太网交换机的协议，旨在解决生成树协议（STP）的一些局限性。
本文将详细介绍MSTP协议的背景、原理、工作机制和优势。
一、背景在以太网中，生成树协议（STP）用于防止环路，并确保网络中只有一条活动路径。
然而，STP存在一些问题，例如性能低下、利用率低、配置复杂等。
为了解决这些问题，IEEE 802.1s标准提出了MSTP协议。
二、原理MSTP协议基于RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）扩展而来，通过将网络划分为多个实例（Instance）来实现多重生成树。
每个实例都有一个独立的生成树，可以根据网络拓扑和需求进行配置。
三、工作机制1. 配置桥优先级：在MSTP网络中，所有交换机都有一个桥优先级，用于选择生成树的根桥。
桥优先级越低，优先级越高。
2. 配置实例：管理员可以根据需求创建多个实例，并将端口分配给相应的实例。
每个实例都有一个实例优先级，用于选择实例的根桥。
3. 生成树计算：MSTP使用生成树计算单元（IST）和实例生成树计算单元（CIST）来计算生成树。
IST是所有实例的公共生成树，CIST是每个实例的独立生成树。
4. BPDU传输：交换机通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）来进行生成树计算和信息交换。
BPDU中包含根桥ID、桥优先级、端口优先级等信息。
5. 生成树收敛：当网络拓扑发生变化时，MSTP会根据新的BPDU信息进行生成树的重新计算和收敛，以确保网络的稳定性和可靠性。
四、优势1. 灵活性：MSTP允许管理员根据网络需求划分多个实例，每个实例可以有不同的生成树，提供更大的灵活性和可配置性。
2. 性能优化：MSTP通过并行计算多个实例的生成树，提高了网络利用率和性能。
相比于STP，MSTP可以更好地适应大型网络环境。
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数据特性分层结构
SDH 传 输 和 TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol)的基本要素是一致的，可以把两者合到一个通信技术的模 型里
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LCAS的定义
• • LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme)链路容量调整方式。 链路容量调整方式。 链路容量调整方式 数据业务的增长，对光传输网络提出了更高的要求，包括： 数据业务的增长，对光传输网络提出了更高的要求，包括：
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虚级联与VCTRUNK 虚级联与VCTRUNK的关系 VCTRUNK的关系
VCTRUNK 虚级联
4×FE 光口
PHY 网络处理 器 PHY
RGGI
交叉芯 片 映射芯 片 接口转 换芯片 交叉芯 片 XCS
2007-3-20
Security Level: internal use only
数据特性原理
--以太网原理 --以太网原理
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学习指南
• 本课程的重点
MSTP数据特性关键技术(重点) 以太网基础知识(重点) EOS组网应用讲解(重点)
LCAS（链路容量调整方案）
• 技术原理：LCAS协议使用 技术原理： 协议使用H4/K4字节，携带控制信息，在源端和宿端之间 字节， 协议使用 字节 携带控制信息， 进行握手操作。通过源端和宿端的握手协议完成带宽的增加、删除操作， 进行握手操作。通过源端和宿端的握手协议完成带宽的增加、删除操作，以 及失效成员的屏蔽、恢复等操作。 及失效成员的屏蔽、恢复等操作。] • 功能：按需调整带宽，在链路没有问题的情况下，可以动态地增加和减少 功能：按需调整带宽，在链路没有问题的情况下， VC-trunk内的成员而不影响业务。保护功能：当一部分成员失效时，其它 内的成员而不影响业务。 内的成员而不影响业务 保护功能：当一部分成员失效时， 成员仍正常传输数据；当失效成员被修复时，仍能自动恢复虚级联组的带宽， 成员仍正常传输数据；当失效成员被修复时，仍能自动恢复虚级联组的带宽， 按需动态分配以太业务带宽将是未来ION的主要应用之一 速度快 。----按需动态分配以太业务带宽将是未来 按需动态分配以太业务带宽将是未来 的主要应用之一
› › › 要求更大的带宽 更短的时间内提供带宽租用业务 带宽可调整性，调整的安全性、方便性 带宽提供较慢 带宽的调整对已有业务产生很大的影响 单一通道的损坏对整个虚级联业务产生致命影响
•
在更大的带宽需求上，主要提供了虚级联来满足，而虚级联又存在如下缺陷： 在更大的带宽需求上，主要提供了虚级联来满足，而虚级联又存在如下缺陷：
8×FE(电口）
接口板
VCTRUNK可以理解为虚级联的物理通道。对应的标准名称 VCTRUNK 是VCG 虚级联组 (Virtual Concatenation Group) VCG )
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SDH传输和数据特性技术的主要差异对比 SDH传输和数据特性技术的主要差异对比
• TDM＆统计复用 TDM＆
SDH传输采用时分复用的带宽分配方式，保证了业务良好的Qos (Quality of
Service)，但带宽利用率不高;数据特性采用统计复用，只在需要的时候占用 带宽资源，可以实现带宽资源共享，但业务的Qos 不能很好的保证。
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映射技术
• • • 级联技术： 级联技术： 级联的目的：利用SDH网络传送大颗粒业务；实现带宽按需配置。 网络传送大颗粒业务； 级联的目的：利用 网络传送大颗粒业务 实现带宽按需配置。 现有的传输网中最大的虚容器是VC-4，能够传输的业务带宽仅有 ， 现有的传输网中最大的虚容器是 149Mbps。随着ATM AND IP网络的发展，带宽的需求已超过了VC。随着 网络的发展，带宽的需求已超过了 网络的发展 4的限制。现在发展起来的几种技术可以使多个VC-4的带宽合并起来 的限制。现在发展起来的几种技术可以使多个 的限制 的带宽合并起来 提供一个高带宽的界面用于传输宽带业务。 提供一个高带宽的界面用于传输宽带业务。 • 以太网业务映射到SDH的级联方式包括相邻级联和虚级联（VC-12的级联方式包括相邻级联和虚级联（ 以太网业务映射到 的级联方式包括相邻级联和虚级联 Xc/V、VC-3-Xc/V、VC-4-Xc/V）。 、 、 ）。
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内容介绍
• 数据特性简单理解 • MSTP关键技术 MSTP关键技术 • 以太网基础知识 • 以太网组网应用讲解 • 常见以太网功能
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MSTP的关键技术 关键技术
• GFP（Generic Framing Procedure ）封装技术 GFP（ 提供了将以太网突发、不定长的业务流适配到SDH传输网络 的一种通用机制。 • 级联技术 将同一种粒度的虚容器做为一个更大的容器，形成VCG 虚 级联组 (Virtual Concatenation Group), 为数据业务提供 更高和更多规格的带宽。 • LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme)技术 Scheme)技术 为数据业务提供带宽灵活、动态调整解决方案的技术。同时， 提供一种容错机制，增强虚级联的健壮性。
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GFP 通用成帧技术
MPLS Header
+ +
Payload
GFP Header
Payload Payload
SDH Header
提供了将高层用户信息流适配到传送网络的一种通用机制。以太 网信号是突发、不定长的，与要求严格同步的SDH帧有很大的区 别，因此需要采用合适的封装技术来完成从以太网到SDH之间的 帧映射，以太网单板常采用GFP/LAPS/PPP三种封装协议。 GFP 标准化程度高，是以太网封装协议发展方向。
Payload
GFP Header
Payload Payload
SDH Header
采用分层结构，有利于功能的扩展。 有意思的是:SDH帧开销预留很多开销字节;而数据通信采用添加开销字节的方式。
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应用层 传输层 网络层 数据链路层 SDH层 应用层ＰＤＵ 传输层ＰＤＵ 网络层ＰＤＵ 数据链路层ＰＤＵ ＳＤＨ帧 应用层 传输层 网络层 数据链路层 SDH层
每个层次有每个层次的协议，独立工作又相互关联。以太网技术属于TCP/IP协议 以太网技术属于TCP/IP 以太网技术属于TCP/IP协议 的数据链路层技术。 的数据链路层技术。
› › ›
• •
LCAS正是为了解决虚级联的上述问题而制定的，即标准G.7042。 正是为了解决虚级联的上述问题而制定的，即标准 正是为了解决虚级联的上述问题而制定的 。 LCAS提供了带宽灵活、动态调整的解决方案。同时也提供一种容错机制， 提供了带宽灵活、动态调整的解决方案。同时也提供一种容错机制， 提供了带宽灵活 增强虚级联的健壮性。 增强虚级联的健壮性。
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GFP的两种工作模式 GFP的两种工作模式
GFP的两种工作模式： • GFP-F（Frame-Mapped GFP）是一种面向PDU（如IP/PPP、Ethernet） 的处理模式 • GFP-T（Transparent GFP）是一种面向数据编码块（如Fibre Channel、 ESCON）的处理模式
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相邻级联技术
• 将同一STM-N中的业务颗粒级联成更大业务颗粒，并通过同一STM-N帧传送 • 只有一组POH开销 只有一组POH开销 • 传送过程中需要中间设备的支持
相邻级联实现简单，传输效率高。 1、端到端只有一条路径，业务无时延。 2、要求整个传输网络都支持相邻级联，原有的网络设备可能不支持，业 务不能穿通。
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双绞线（10BASE）
• 10BASE-T
› 10：传输速率为10Mbps；BASE：使用基带信号；T：双绞线；传输距 离：3/4/5类非屏蔽双绞线最远100m，5类屏蔽双绞线最远100m
•
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数据特性具备什么样的要素
• 采用分层结构，每层都定义了相应的封装格式 采用分层结构， 数据特性采用分层结构。每个层次都有相应的封装格式，把需要 通信的信息封装成不同的格式。这些封装的格式就是每一层的 PDU (program data unit)。 • 每一个通信层都对相应的PDU进行处理 每一个通信层都对相应的PDU PDU进行处理 每层的PDU封装都会包含对象(地址)的标示信息。根据对PDU封装 里的对象(地址)的判断可以确定目的对象(地址)，这是TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol)数据通模型 的寻址方式。