MSTP拓扑计算过程与实验

MSTP的收敛比较机制：

MSTP拓扑计算基本原理：
MSTP将整个二层网络划分为多个MST域，各个域之间通过计算生成CST。域内则通过计算生成多棵生成树，每棵生成树都被称为是一个多生成树实例。其中实例0被称为IST，其他的多生成树实例为MSTI。MSTP同STP一样，使用配置消息进行生成树的计算，只是配置消息中携带的是设备上MSTP的配置信息。

比较参数内容：

根交换设备ID，根交换设备ID用于选择CIST中的根交换设备。根交换设备ID = Priority(16bits) + MAC(48bits)。其中Priority为MSTI0的优先级。(CIST也就是实例0)
外部路径开销（ERPC），从CIST的域根到达总根所在域的外部路径开销。MST域内所有交换设备上保存的外部路径开销相同。若CIST根交换设备在域中，则域内所有交换设备上保存的外部路径开销为0。
域根ID，域根ID用于选择MSTI中的域根。域根ID = Priority(16bits) + MAC(48bits)。
内部路径开销（IRPC），本桥到达域根的路径开销。
指定交换设备，发送该BPDU的网桥。
指定端口，指定交换设备上同本设备上根端口相连的端口。Port ID = Priority(4位) + 端口号（12位）。端口优先级必须是16的整数倍。
接收端口，接收到BPDU报文的端口。Port ID = Priority(4位) + 端口号（12位）。端口优先级必须是16的整数倍。
如果端口接收到的BPDU内包含的配置消息优于端口上保存的配置消息，则端口上原来保存的配置消息被新收到的配置消息替代。端口同时更新交换设备保存的全局配置消息。反之，新收到的BPDU被丢弃。

IST计算原理：

在IST计算中（比较的是有3和要素是原来转换过来的，2个要素是新增加字段里带有的），比较向量为{域根，内部路径开销，指定桥ID，指定端口ID，接收端口ID}。

拓扑描述：
• IST计算完成之后，S1为Region1的域根，S4为Region2的域根，S7为Region3的域根。需要注意，此时的域根并不一定是各个域中优先级最高的网桥，而只是距离总根最近的网桥。
• 域内以域根为根桥，结合内部路径开销确定各个网桥端口角色，最终得到IST。
• 域内网桥通过比较内部路径开销确定IST根端口。
• 通过比较BPDU的优先级确定IST上的端口角色。

CST计算原理：

在CST的计算中，注意比较要素（也就是MSTP中旧格式中RSTP对应转换过来的那几个字段），比较向量为{总根，外部路径开销，域根ID，指定端口ID，接收端口ID}。

拓扑描述：
• 假设网络中S1为Region1的域根，S4为Region2的域根，S7为Region3的域根。S1优先级最高，S4优先级最低，且各个路径开销相同。
• 初始时，每个域被看做一个网桥，网桥ID为域根ID。每个域向其他域发送以该域根为总根的BPDU，外部开销为0。
• 经过RSTP计算，可以确定S1为总根。
• 经过外部路径开销，可以确定每个域根面向Region1的端口为Master端口。
• 经过比较域根ID优先级，可以确定域边界端口的角色。如果是alternate端口，那么当根端口阻塞时进行替代。

CIST计算原理：

完成了IST和CST的计算后，CIST也自动形成了，可以理解为CIST的形成等于IST+CST的形成，整体来说和RSTP计算还是有区别的。

总结来说CIST的比较向量为{根交换设备ID，外部路径开销，域根ID，内部路径开销，指定交换设备ID，指定端口ID，接收端口ID}。

MSTI计算原理：

MSTI计算(以区域1为例子，比较的参数全是新增加字段里面的值，MSTI与外部区域相连的域边缘端口和IST中保持一致，只是将IST中的root端口改变为master端口即可)

在MST域内，MSTP根据VLAN和生成树实例的映射关系，针对不同的VLAN生成不同的生成树实例。每棵生成树独立进行计算，计算过程与STP计算生成树的过程类似。

拓扑描述如下：
• Region1通过配置将VLAN2映射到实例2，将VLAN4映射到实例4，其余VLAN映射到IST。
• 对网桥指定不同实例不同的优先级，假设S2为实例2的根桥，S3为实例4的根桥。
• 实例2中，各个网桥的优先级大小为S2>S1>S3，经过运算阻塞S3面向S1的端口。
• 实例4中，各个网桥的优先级大小为S3>S1>S2，经过运算阻塞S2面向S1的端口。

MSTI的特点：

每个MSTI独立计算自己的生成树，互不干扰。
每个MSTI的生成树计算方法与STP基本相同。
每个MSTI的生成树可以有不同的根，不同的拓扑。
每个MSTI在自己的生成树内发送BPDU。
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。

实验

实验1：域根和主桥的区别

我们将sw2设置为总根，因为sw3，sw4这时在区域2中去往总根的外部路径开销都相同，那么就不能直接通过外部路径开销选择主桥。

我们可以通过两种方式进行调节，IST域根比较的过程是，先看外部路径开销，越小的越优先，相同时查看自己的BID，越小越优先，BID相同时，查看对端端口的PID，越小越优先，最后才是查看自己接收端口的PID。因为外部路径开销都相同，在IST中将sw3的BID优先级修改为8192（更优），让其成为主桥；在MSTI 1中将sw4上的优先级修改为8192（更优）。然后在sw3上进行查看：

可以发现，在IST中，g0/0/1位根端口，而g0/0/2为指定端口，连接下行的sw4；在MSTI 1中，g0/0/1位master端口（IST中的边界根端口），而g0/0/2为根端口，连接同域中上行的域根sw4。

次优路径问题： 如果sw4下用户想要和sw2跨域通信，无法直接通过sw4发送，必须从sw3->sw1->sw2。原因是不同区域的互访，必须通过master接口，而sw4的g0/0/1接口状态是阻塞。

实验2：如何选择域间根接口

sw8收到sw1和sw2的BPDU后，进行比较。比较内容：{总根，外部路径开销，域根ID，指定端口ID，接收端口ID}。当总根，外部路径开销，域根ID相同时，则比较对方的PID，但是这里双方都相同，最后就比较的是自己两个端口的PID了，我们将g0/0/2的优先级修改为16，现在就是：g0/0/2成为了根端口。

MSTP与RSTP/STP交互原理：

RSTP/STP网桥将MSTP域看做一个桥ID为域根ID的RSTP桥。

当RSTP/STP网桥收到MST BPDU后，会提取BPDU中的{总根，外部路径开销，域根ID，指定端口ID}作为RSTP/STP的{RID，RPC，BID，PID}

当MSTP网桥收到RSTP/STP的BPDU后，会将BPDU中的{RID，RPC，BID，PID}对应到MSTP中RID->CIST RID->域根ID,RPC->外部路径开销，PID->指定端口ID，其中，BID作为MSTP中的域根ID，也作为指定交换机ID，内部路径开销为0。

参考资料：华为HCIE培训资料