多生成树协议详解
多重生成树协议
多重生成树协议引言：在计算机网络中，多重生成树协议是一种用于构建多个独立生成树的协议。
与传统生成树协议相比，多重生成树协议能够同时支持多个生成树，提高网络的可靠性和容错能力。
本文将介绍多重生成树协议的原理、应用场景以及相关的优缺点。
一、多重生成树协议的原理多重生成树协议基于生成树协议的基本原理，通过选择网络中的一组节点作为根节点，构建多个独立的生成树。
每个生成树都是一个最小生成树，通过选择合适的根节点，可以使得多棵生成树之间的路径尽量分散，从而提高网络的负载均衡和容错能力。
多重生成树协议的实现通常需要以下步骤：1. 确定要构建多个生成树的网络拓扑结构；2. 选择一组节点作为根节点，并为每个根节点构建一个生成树；3. 针对每个生成树，计算最小生成树的路径；4. 在网络中维护多个生成树的状态，并根据网络的变化动态调整生成树。
二、多重生成树协议的应用场景1. 提高网络的可靠性：通过构建多个独立的生成树，当网络中出现链路故障或节点故障时，可以实现快速的故障恢复，提高网络的可靠性和容错能力。
2. 提高网络的负载均衡：多重生成树协议能够将数据流量在多个生成树之间均匀分布，避免单个生成树成为网络的瓶颈，提高网络的负载均衡能力。
3. 优化网络资源利用：通过构建多个生成树，可以有效利用网络中的带宽资源，降低网络的拥塞程度，提高网络的整体性能。
三、多重生成树协议的优缺点1. 优点：a. 提高网络的可靠性和容错能力，当网络中出现故障时，可以快速恢复，减少数据丢失和服务中断的风险。
b. 提高网络的负载均衡能力，避免单个生成树成为网络的瓶颈，提高网络的整体性能。
c. 优化网络资源利用，通过合理地分配流量，降低网络的拥塞程度，提高网络的吞吐量。
2. 缺点：a. 多重生成树协议需要占用更多的网络带宽和计算资源，增加了网络的开销。
b. 配置和管理多个生成树需要更复杂的操作，增加了网络管理员的工作负担。
c. 多重生成树协议对网络拓扑结构的变化较为敏感，当网络结构发生变化时，需要及时调整生成树，增加了网络维护的难度。
mstp协议简介
mstp协议简介MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多重生成树协议）是一种用于构建冗余网络的协议，它基于IEEE 802.1Q标准，允许在一个网络中同时存在多个生成树。
该协议的主要目的是提供冗余路径和故障恢复能力，以确保网络的高可用性和可靠性。
1. 背景和概述MSTP协议是在STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）的基础上发展而来。
STP协议用于解决网络中的环路问题，但在大型网络中，STP协议的性能和效率都不够理想。
为了克服这些问题，MSTP协议引入了多个实例（Instance）的概念，每个实例可以独立计算生成树，从而提供更好的网络资源利用率和快速故障恢复能力。
2. MSTP协议的工作原理MSTP协议通过将网络划分为不同的实例来实现多个生成树的计算。
每个实例都有一个唯一的实例标识（Instance ID），用于区分不同的生成树。
在MSTP网络中，存在一个主实例（Instance 0），用于处理全局的广播和未知单播流量。
其他实例（Instance 1至4094）用于处理特定的VLAN或VLAN组。
MSTP协议的工作过程如下：- 桥（交换机）之间通过配置相同的MSTP参数来建立MSTP邻居关系。
- 桥之间通过MSTP BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元）交换信息，包括实例标识、桥优先级、端口优先级等。
- 每个桥根据接收到的BPDU计算出相应的生成树，并将计算结果通过BPDU发送给其他桥。
- 桥根据接收到的BPDU更新自己的生成树，并将更新后的BPDU继续发送给其他桥，以便网络中的所有桥都能保持同步。
3. MSTP协议的特点和优势MSTP协议相对于传统的STP协议具有以下特点和优势：- 支持多个生成树：MSTP协议允许在一个网络中存在多个生成树，可以根据实际需求为不同的VLAN或VLAN组配置独立的生成树，提高网络资源的利用率。
MSTP详解
9.6 理解MSTP前面介绍的STP和RSTP都是针对单一生成树实例进行应用的。
由于单生成树实例是每个实例对应一个VLAN，这样一来不仅生成树实例可能会非常多，难以管理，还没有一个容错机制，容易出现单点失效。
按照PVST、PVST+等协议的规则，就应该每个VLAN一个生成树，而且是每隔2秒就会发送一个BPDU。
这对于一个有着上千个VLAN的网络来说，一方面这么多生成树维护起来比较困难，另一方面，为每个VLAN每隔2秒就发送一个BPDU，交换机也是难以承受的。
为了解决这一问题，Cisco 就开发新的生成树技术--MST。
MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多生成树协议）就是对网络中众多的VLAN进行分组，一些VLAN分到一个组里，另外一些VLAN分到另外一个组里。
这里的"组"就是后面讲的MST实例（Instance）。
每个实例一个生成树，BPDU 是只对实例进行发送的，这样就可以既达到了负载均衡，又没有浪费带宽，因为不是每个VLAN一个生成树，这样所发送的BPDU数量明显减少了。
9.6.1 MST概述【注意】并不是所有的Cisco以太网交换机都支持MSTP，如运行Cisco IOS 12.1（14）EA1以前版本的Catalyst 3750、Catalyst 2950等早期系列交换机就不支持MST。
MSTP对应的标准是IEEE 802.1S。
MSTP把IEEE 802.1W标准中的RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）算法扩展到多生成树，在为多VLAN 环境提供了快速收敛的同时也实现了负载均衡的功能。
MST比PVST+（对应 IEEE 802.1D标准）收敛快，并且和802.1D、802.1W生成树，以及PVST+结构兼容。
MSTP允许通过中继来构建多个生成树，可以组合和关联多个VLAN到生成树实例（Spanning Tree Instance，SPI）。
多生成树原理及配置
多生成树原理及配置多生成树（Multiple Spanning Tree，MST）是由IEEE 802.1Q标准所定义的一种技术，它使得网络中的交换机可以支持多个虚拟局域网（Virtual LAN，VLAN），而且每个VLAN 上面的数据流都可以使用不同的生成树来保证网络的可靠性和高效性。
这篇文章将介绍多生成树的原理和配置方法。
在一个网络中，通常会存在不止一个VLAN，而每个VLAN上面的数据流都需要进行独立的转发。
在这种情况下，如果采用单一的生成树协议来控制所有的VLAN，那么数据流之间就会互相干扰，导致网络性能不佳。
因此，多生成树技术应运而生，它允许网络中有多个生成树，每个生成树都对应一个VLAN，这样不同的数据流就可以使用不同的生成树，实现彼此独立且高效的转发。
多生成树的实现是通过在交换机之间进行协议交流来实现的。
各个交换机之间进行的协议是多生成树协议，它可以协调不同的生成树，使得交换机可以根据VLAN的配置来选择合适的生成树。
在网络中部署多生成树需要满足以下两个条件：（1）交换机支持多生成树协议一般来说，多生成树协议包括以下三种：（1）IEEE 802.1s（3）Rapid PVST+在多生成树协议中，需要配置以下参数：（1）Bridge Priority：桥优先级，多生成树协议中，每个交换机都有一个关键属性，即桥优先级，桥优先级数值越小，排名越高，也就是说会成为生成树的根。
（2）Bridge ID：桥ID，一般为桥优先级和MAC地址的组合，若优先级相同则按照MAC 地址大小排序。
（3）Path Cost：路径消耗，用于计算单个端口在生成树中的优先级。
（4）Port Priority：端口优先级，用于决定在某个交换机上哪个端口应该作为生成树的根。
（1）在同一台交换机上，不同生成树之间的端口不能互相连接。
（3）在部署多生成树时，需要确保网络中存在的所有交换机都支持多生成树协议，并且配置完全一致。
多生成树原理及配置
多生成树原理及配置
多生成树技术（MSTP）是一种基于IEEE802.1s标准的协议，用于在以太网交换机上构建多个生成树。
它的目的是优化网络拓扑结构，提高网络的可靠性和可管理性。
多生成树技术可以在一个交换机上支持多个生成树，每个生成树都有自己的根桥。
这样可以将不同的流量分开处理，提高网络的性能和可靠性。
同时，多生成树技术可以避免单一点故障对整个网络的影响，提高了系统的可用性。
MSTP的配置需要遵循一定的步骤。
首先需要定义生成树实例，并将端口关联到相应的实例上。
然后需要配置各个实例的优先级、根桥以及端口的角色和状态等参数。
最后需要进行验证和故障排除，确保多生成树技术的正常运行。
总之，多生成树技术是一种非常重要的网络优化技术，可以提高网络的可靠性、性能和可管理性。
在配置过程中，需要注意各个参数的设置和验证，以确保系统的正常运行。
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多生成树协议MSTP
多生成树协议MSTP按照PVST、PVST+等协议的规则，就应该每个VLAN一个生成树，而且是每隔2秒就会发送一个BPDU。
这对于一个有着上千个VLAN的网络来说，一方面这么多生成树维护起来比较困难，另一方面，为每个VLAN每隔2秒就发送一个BPDU，交换机也是难以承受的。
为了解决这一问题，Cisco就开发新的生成树技术--MST。
MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol，多生成树协议)就是对网络中众多的VLAN进行分组，一些VLAN分到一个组里，另外一些VLAN分到另外一个组里。
这里的"组"就是后面讲的MST实例(Instance)。
每个实例一个生成树，BPDU是只对实例进行发送的，这样就可以既达到了负载均衡，又没有浪费带宽，因为不是每个VLAN一个生成树，这样所发送的BPDU数量明显减少了。
【注意】并不是所有的Cisco以太网交换机都支持MSTP，如运行CiscoIOS 12.1(14)EA1以前版本的Catalyst 3750、Catalyst 2950等早期系列交换机就不支持MST。
MSTP对应的标准是IEEE 802.1S。
MSTP把IEEE 802.1W标准中的RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议)算法扩展到多生成树，在为多VLAN环境提供了快速收敛的同时也实现了负载均衡的功能。
MST比PVST+(对应IEEE 802.1D标准)收敛快，并且和802.1D、802.1W生成树，以及PVST+结构兼容。
MSTP允许通过中继来构建多个生成树，可以组合和关联多个VLAN到生成树实例(Spanning Tree Instance，SPI)。
每个实例可以有一个独立于其他生成树实例的拓扑结构。
这种新的架构为数据通信和负载均衡提供了多个转发路径。
也提供了网络容错机制，因为一个实例(也就是一个转发路径)的失效不会影响其他实例。
华为认证HCIP数通认证 MSTP多生成树协议思维导图
MSTP 多生成树协议
概述建立多棵无环的树，解决广播风暴并实现冗余备份
RSTP
流量无法负载分担
二层次优路径
可以快速收敛，以提供了数据的多个路径，实现了VLAN间数据的负载分担
基本概念MST region
由交换网络中多台交换设备及它们之间的网段组成
同域3要素相同的域名相同的级别
VLAN与实列的映射
MSTI
基于 instance（实例） 的生成树
VLAN 和 MSTI 的映射关系
CST
common spanning Tree 公共生成树
连接所有MST域的一棵生成树
IST
internal spanning tree 内部生成树
MSTI 域 instance 为0的生成树
CIST Common and Internal Spanning Tree 公共和内部生成树IST 加CST
连接一个交换网路内所有交换设备的生成树
SST
Single Spanning tree 单生成树
域内只有一台交换设备，只属于一颗生成树
总根，域根，主桥总根：CIST 根桥
域根 ：IST距离总根最近的交换设备
主桥：距离总根最近的交换设备，包括：总根和IST域根
端口角色RP，DP，AP，BP，edage-port
master 端口
MST域和总根相连的路径域边缘端口MST 域的边缘并连接其他的MST 域的端口MST 报文
PVID STP ,RSTP 2 ,MSTP 3
BPDU type
0x00 STP 配置BPDU
0x80 TCN BPDU 0x02 RST BPDU
0x02 MST BPDU。
MSTP多生成树协议
了解多生成树协议(802.1s)简介使用 MST 的位置PVST+ 案例标准 802.1q 案例MST 案例MST 区域MST 配置和 MST 区域区域边界MST 实例IST 实例MSTI常见配置错误所有端口（中继或接入）上的 IST 实例都是活动的两个 VLAN 映射到同一实例将阻塞相同端口MST 区域和外界之间的交互作用推荐的配置备选配置（不推荐）无效配置迁移策略结论相关信息简介多生成树 (MST) 是从 Cisco 专用多实例生成树协议 (MISTP) 实施得到的IEEE 标准。
本文档假定读者熟悉快速 STP (RSTP)(802.1w)，因为 MST 主要依有关 RSTP (802.1w) 的详细信息，请参阅以下文档：了解快速生成树协议 (802.1w)使用 MST 的位置下图显示了一种常用设计，其特征是接入交换机 A 带 1000 个 VLAN，这些 VLAN 冗余连接到两台分布式交换机 D1 和 D2。
在此设置中，用户连接到交换机 A，而网络管理员通常根据偶数或奇数 VLAN 或认为适当的任何其他方案，寻求实现接入交换机上行链路的负载均衡。
以下部分是对此设置使用各种类型的 STP 的案例示例：PVST+ 案例在 Cisco 每 VLAN 生成树 (PVST+) 环境中，可以调整生成树参数，以便在每个上行链路中继上转发半数 VLAN。
为轻松实现此目的，请选择网桥 D1 作为 VLAN 501 至 1000 的根网桥，选择网桥 D2 作为 VLAN 1 至 500 的根网桥。
以下描述对于此配置是正确的：在此案例中，可以获得最佳负载均衡结果。
为每个 VLAN 维护一个生成树实例，这意味着只为两个不同的最终逻辑拓扑维护 1000 个实例。
这严重浪费了网络中所有交换机的 CPU 周期（除了每个实例发送各自的网桥协议数据单元 (BPDU) 所用的带宽以外）。
标准 802.1q 案例原始 IEEE 802.1q 标准不仅仅定义了中继，还定义了许多其他内容。
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多生成树协议详解
文章介绍的多生成树协议的历史，以及它的特点。
并对相关的一些容易让人误解的术语做了澄清。
最后以一个配置实例讲解如何通过多生成树协议实现基于VLAN的负载均衡。
标签：多生成树协议；STP；VLAN；區域；实例；负载均衡
网上配置多生成树协议的例子是非常多的，但它们有个共同特点：只讲配置步骤，不讲原理。
这好比教人武术只讲招式不讲心法一样，搞不好将人引入歧途。
厂家为何这么做，肯定有其目的，我们就不揣测了。
还是自己动手，丰衣足食吧。
引入生成树协议的目的是为了防止交换式以太网因为网络中存在环路，诱发广播风暴。
最初的标准是STP（Spanning Tree Protocol），因为它的收敛速度太慢，于是又引入了RSTP（Rapid STP）。
RSTP大大提高了生成树协议的收敛速度，并废除了和取代了STP。
交换式网络的核心设备是交换机，和路由器不同，它会转发广播。
因此，交换机无法隔离广播，多个交换机连接起来将构成一个大的广播域。
但是VLAN的出现改变了这种状况。
通过VLAN技术我们可以把一个大的LAN划分为若干个逻辑上的VLAN，VLAN之间的数据是相互隔离的，除非通过路由器，它们之间无法通信。
这也意味着支持VLAN的交换机可以像路由器一样隔离广播。
VLAN技术可以将广播风暴限制于VLAN的范围内。
基于此，STP协议应该做个重大修改。
不是在整个LAN的范围内计算生成树，而是每个VLAN独立计算一颗生成树。
多生成树协议（Multiple STP，MST）就是VLAN 版的RSTP，为每个VLAN计算一颗RSTP生成树。
了解到这一点，而且你熟悉RSTP的配置，配置MSTP就不是什么大的问题了。
一般而言，一个VLAN只是LAN的一部分，不会覆盖整个LAN。
因此基于VLAN计算生成树可以减少工作量。
MSTP最好和VTP（VLAN Trun Protocol）协议结合起来，因为VTP可以收集VLAN在LAN中的分布信息。
如果某个交换机的所有端口都不是某个VLAN的成员，那么这个交换机可以排除于这个VLAN的RSTP生成树之外。
不过要注意的是用于交换机级联的端口一般设置为trunk模式，默认情况下，任何VLAN的流量都可以通过trunk端口，因此我们可以将trunk端口看作任何VLAN的成员。
但在实际当中，经过trunk端口的VLAN数量一般是有限的，我们最好将trunk端口允许通过哪些VLAN流量做个明确的限定。
容易让初学者迷惑的是几个术语。
一个术语是区域（Region）。
如果LAN比较大的话，可以考虑将LAN划分为若干区域，分开来管理。
这就和OSPF将Internet划分为若干自治系统来管理一个道理。
但实际上很少有LAN会大到非要划分为若干区域来管理。
一般来说，整个LAN就是一个区域。
我们只需在这个默认的区域内配置即可，不必考虑区域划分的问题。
另一个术语是实例（Instance）。
这名字取得可不怎么样，一些文章将其解释得神神秘秘，其实它就是一种“组”。
打个比方，默认情况下，交换机的端口都是
自动协商的。
假设你非要手工配置为非自动协商的模式，一个48口的交换机，你就要配置48次。
你可能就会想，能不能将这48个口归入一个组，然后配置这个组，这样就省事多了。
实例实际上就是这种性质的组，用于将多个VLAN归入一个组中，然后集中配置。
图1 通过MSTP实现负载均衡
我们还是举例来说明吧。
MST一个应用就是基于VLAN的负载均衡。
请看图1，为提高可靠性，网络配置了两台核心交换机A和B，它们同时工作，各分摊一半的负荷。
如果某台核心交换机出了故障，另一台核心交换机接管所有的负荷。
C是一台接入层交换机，接入层交换机应该有很多台，但为简单起见，图中只标出了一台。
每台接入层交换机都有两条线，分别连接到A和B，假设所有线路开销都是一样的。
再假设，每台交换机都定义了1000个VLAN。
规定正常情况下，1-500的VLAN流量由A处理，501-1000的VLAN流量由B处理。
要做到这点，我们可以将VLAN 1-500归入一个实例1中，实例1以A为根交换机，最终的生成树将把B和C之间的链路阻塞掉，于是VLAN 1-500的流量只能走交换机A了。
如果，A出现故障，交换机重新计算生成树，B和C之间的线路解除阻塞，VLAN1-500的流量改由B来处理。
同理，我们可以将VLAN501-1000归入另一个实例2中，实例2以B为根交换机。
下面是A交换机的配置脚本（以IOS为例）：
switchA# configure terminal
switchA（config）# spanning-tree mode mst
——开启MST
switchA（config）# spanning-tree mst configuration
——进入MST配置模式
switchA（config-mst）# instance 1 vlan 1-500
——创建包含vlan1-500的实例1
switchA（config-mst）# instance 2 vlan 501-1000
——创建包含vlan501-1000的实例2
switchA（config-mst）# exit
switchA（config）# spanning-tree mst 1 root primary
——设置本交换机为实例1的根交换机
可以看出如果没有实例，每个VLAN都要分别设置根交换机，工作量是非常大的。
从这个例子我们很容易看出引入实例的必要性。
交换机B的配置和A 的差不多，差别只是最后一行脚本替换为spanning-tree mst 2 root primary。
C也需配置MST，和A的配置也差不多，只需将最后一行脚本去掉。
参考文献
[1]Understanding Multiple Spanning Tree Protocol（802.1s）.http：///c/en/us/support/docs/lan-switching/spanning-tree-protocol/24248-1 47.html？referring_site=bodynav.
[2]VLAN Trunking Protocol. http：///wiki/VLAN_Trunking_Protocol.。