STP/RSTP/MSTP区别及各自特点|技术支持

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STP/RSTP/MSTP区别及各自特点

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浏览:- 发布日期:2020-04-07 09:04:19【

STP:IEEE Std 802。1D-1998定义,不能快速迁移。即使是在点对点链路或边缘端口,也必须等待2倍的forward delay的时间延迟,网络才能收敛。


RSTP:IEEE Std 802.1w定义,可以快速收敛,却存在以下缺陷:
局域网内所有网桥共享一棵生成树,不能按vlan阻塞冗余链路。


MSTP可以弥补这样缺陷,它允许不同vlan的流量沿各自的路径分发,从而为冗余链路提供了更好的
负载分担机制。

MSTP:Multiple Spanning Tree Protocol多生成树协议

在规范IEEE Std 802。1s中第13节描述。MSTP算法通过应用MSTP、STP或RSTP的桥任意互连的桥接网络,为分配给任一个特定VLAN的帧提供了简单而完备的连通性。MSTP允许不同VLAN的数据从各自的路径分发。各条路径建立在由LAN和MST桥组成的MST域中的各个独立的多生成树实例的基础上。


1、STP(Spanning-Tree Protocol)

STP协议生来就是为了冗余而存在的,单纯树型的网络无法提供足够的可靠性,由此我们引入了额外的链路,这才出现了环路这样的问题。但单纯是标准的802.1D STP协议并不能实现真正的冗余与负载分担。

 

STP为IEEE 802.1D标准,它内部只有一棵STP tree,因此必然有一条链路要被blocking,不会转发数据,只有另外一条链路出现问题时,这条被blocking的链路才会接替之前链路所承担的职责,做数据的转发。无论怎样,总会有一条链路处于不被使用的状态,冗余是有了,但是负载分担是不可想象的。

 

cisco对STP做了改进,它使得每个VLAN都运行一棵stp tree,这样第一条链路可以为vlan 1 2 3服务,对vlan 4 5 6 blocking,第二条链路可以为vlan 4 5 6 forwarding,对vlan 1 2 3关闭,无形中实现了链路的冗余,负载分担。这种技术被称之为PVST+

 

随着网络的发展,人们发现传统的STP协议无法满足主备快速切换的需求,因为STP协议将端口定义了5种状态,分别为:blocking listening learning forwarding disabling,想要从blocking切换至forwarding状态,必需要经过50秒的周期,这50秒我们只能被动地去等待。20秒的blocking状态下,如果没有检测到邻居发来的BPDU包,则进入listening,这时要做的是选举Root Bridge、Designate Port、Root Port,15秒后,进入learning,learning状态下可以学习MAC地址,为最后的forwarding做准备,同样是15秒,最后到达转发状态。这样的延时在现代网络环境下是让人极为难以忍受的。

 

2、RSTP(802.1w)的出现解决了延时的问题,它的收敛速度很快,当然CISCO也针对这种技术推出了自已的RPVST+技术。RSTP在STP基础上额外定义了两种port role(注意这里的概念,端口角色),分别是alternate与backup。另外重新规定了port state(端口状态),分别为discarding、Learning、Forwarding.

 

STP的一大失败之处在于混淆了port role与port state两种概念,在RSTP上,这样的问题不再存在了,port state与port role无关了。alternate port责任是为另一台交换机上的链路作备份,而backup port是为本交换机上的端口作备。

 

RSTP最重要的变化在于对BPDU中type字段的利用上,之前STP只使用了其中的两个位

 

 7

 6

 5

 4

 3

 2

 1

 0

TC

Proposal

Port-

role

learning

forwarding

Agreement

TCA

 

另外6个位中实现了很多的功能,包括不再需要去等待50秒的时间完成主备切换,直接利用proposal与agreement协商即可,这样大大缩短了收敛时间。

 

RSTP还定义了两个新的概念:edge port与link type,如果是edge port,表明下面接的只能是主机,环路的存在是不可能的,所以我们可以直接将其从discarding切换到forwarding状态,类似于STP中的port fast技术。而link type定义了这条链路是point-to-point的还是shared。如果有pt-pt环境下,我们就可以做快速的切换了

 

3、MSTP(802.1s)

STP和RSTP都采用了一棵STP tree,负载分担不可实现,而CISCO的PVST+与RPVST+采用了每个VLAN一棵生成树,虽然实现了负载分担,但是会占用非常多的CPU时间。这也正是MSTP(802.1s)产生的原因

 

MSTP可以将多个VLAN的生成树映射为一个实例,即vlan map to a instance,我们不需要那么多的生成树,只需要按照冗余链路的条数来得出需要几棵生成树。

 

如果只有两条链路,并且有1-1000个VLAN,我们可以将1-500定义为instance 1,将501-1000定义到instance 2。只生成两棵树1和2,同样实现了冗余与负载分担。

 

MSTP是基于RSTP的,没有RSTP,MSTP是无法运行的。


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