MSTP(Multi-Service Transfer Platform)(基于SDH 的多业务传送平台)是指基于SDH 平台实现TDM、ATM、乙太网等业务的接入、处理和传送,提供统一网管的多业务节点。
多生成树(MST)使用修正的快速生成树(RSTP)协定,叫做多生成树协定(MSTP)
MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol,多生成树协定)
基本介绍
- 中文名多生成树协定
- 外文名Multi-Service Transfer Platform
- 基于SDH 的多业务传送平台
- 英文缩写MSTP
标準状况
国际MSTP是多种技术与标準集成的结果,国际上没有专门的MSTP标準,只有MSTP所涉及的各单项技术的标準,其名称也有不同的叫法(如MSPP,NG-SDH等)。
国内2002年发布了MSTP首个行业标準"YD/T 1238-2002基于SDH的多业务传送节点技术要求"。
入网许可工信部对MSTP设备仅颁发进网试用批文,由于MSTP是在SDH基础上发展而来,一些MSTP设备使用的是SDH入网证。
传送平台
基于SDH的多业务传送节点除应具有标準SDH传送节点所具有的功能外,还具有以下主要功能特徵。
(1)具有TDM业务、ATM业务或乙太网业务的接入功能;
(2)具有TDM业务、ATM业务或乙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业务或乙太网业务的频宽统计复用功能;
(4)具有ATM业务或乙太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。
MSTP基于SDH 的多业务传送节点可根据网路需求套用在传送网的接入层、汇聚层,套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,城域网组网技术种类繁多,大致包括基于SDH结构的城域网、基于乙太网结构的城域网、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,既要实现快速传输,又要满足多业务承载,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。
工作原理
MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉连结器(DXC)、WDM终端、网路二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网路设备,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最适合作为网路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。它不仅适合缺乏网路基础设施的新运营商,套用于局间或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。举个形象的例子,SDH设备就好像是一座大桥,以前这座大桥只有一层,只能跑汽车(TDM业务),但后来因为交通需要,将大桥扩建为两层,除了跑汽车之外,还能跑火车(Ethernet业务和ATM业务),我们就称这样的大桥为MSTP平台。
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,并对网路业务支撑层加以改造,以适应多业务套用,实现对二层、三层的数据智慧型支持。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,称为融合的网路节点或多业务节点,主要定位于网路边缘。
特点
(1)业务的频宽灵活配置,MSTP上提供的10/100/1000Mbit/s系列接口,通过VC的捆绑可以满足各种用户的需求;
(2)可以根据业务的需要,工作在连线埠组方式和VLAN方式,其中VLAN方式可以分为接入模式和干线模式
· 连线埠组方式单板上全部的系统和用户连线埠均在一个连线埠组内。这种方式只能套用于点对点对开的业务。换句话说,也就是任何一个用户连线埠和任何一个系统连线埠(因为只有一个方向,所以没有必要启动所有的系统连线埠,一个就足够了)被启用了,网线插在任何一个启用的用户连线埠上,那个用户口就享有了所有频宽,业务就可以开通。
· VLAN方式分为接入模式和干线模式。
其中的接入模式,如果不设定VLAN ID,则连线埠处于连线埠组的工作方式下,单板上全部的系统和用户连线埠均在一个连线埠组内。
如果设定了VLAN ID,需要设定“连线埠VLAN标记”。这是因为交换晶片会为收到的数据包增加VLAN ID,然后通过系统连线埠走光纤发到对端同样VLAN ID的连线埠上。比如某个用户口VLAN ID为2,则对应站点的用户连线埠的VLAN ID也应该设定为2。这种模式可以套用于多个方向的MSTP业务,这时每个方向的连线埠都要设定不同的VLAN ID。然后把该方向的用户连线埠和系统连线埠放置到一个虚拟网桥中(该虚拟网桥的VLAN ID必须与“连线埠VLAN标记”一样)。
(3)可以工作在全双工、半双工和自适应模式下,具备MAC地址自学习功能;
(4)QoS设定
QoS实际上限制连线埠的传送,原理是传送连线埠根据业务优先权上有许多传送伫列,根据QoS的配置和一定的算法完成各类优先权业务的传送。,当一个连线埠可能传送来自多个来源的业务,而且总的流量可能超过传送连线埠的传送频宽时,可以设定连线埠的QoS能力,并相应地设定各种业务的优先权配置。当QoS不作配置时,频宽平均分配,多个来源的业务尽力传输。
QoS的配置就是规定各连线埠在共享同一频宽时的优先权及所占用频宽的额度。
(5)对每个客户独立运行生成树协定。
优势
(1)现阶段大量用户的需求还是固定频宽专线,主要是2Mbit/s、10/100Mbit/s、34Mbit/s、155M bit/s。对于这些专线业务,大致可以划分为固定频宽业务和可变频宽业务。对于固定频宽业务,MSTP设备从SDH那里集成了优秀的承载、调度能力,对于可变频宽业务,可以直接在MSTP设备上提供端到端透明传输通道,充分保证服务质量,可以充分利用MSTP的二层交换和统计复用功能共享频宽,节约成本,使用其中的VLAN划分功能隔离数据,用不同的业务质量等级(Qos)来保障重点用户的服务质量。
(2)在城域汇聚层,实现企业网路边缘节点到中心节点的业务汇聚,具有节点多、连线埠种类多、用户连线分散和较多连线埠数量等特点。採用MSTP组网, 可以实现IP 路由设备10M/100M/1000M POS和2M/FR业务的汇聚或直接接入,支持业务汇聚调度,综合承载,具有良好的生存性。根据不同的网路容量需求,可以选择不同速率等级的MSTP设备。
套用
MSTP技术在现有城域传输网路中备受关注,得到了规模套用,并且即将作为业界的一项行业标準而发布。它的技术优势与其他技术相比在于解决了SDH技术对于数据业务承载效率不高的问题;解决了ATM/IP 对于TDM业务承载效率低、成本高的问题;解决了IP QoS不高的问题;解决了RPR技术组网限制问题,实现双重保护,提高业务安全係数;增强数据业务的网路概念,提高网路监测、维护能力;降低业务选型风险;实现降低投资、统一建网、按需建设的组网优势;适应全业务竞争需求,快速提供业务。
MSTP使传输网络由配套网路发展为具有独立运营价值的频宽运营网路,利用自身成熟的技术优势提供质高价廉的频宽资源,满足城域频宽需求。由于自身多业务的特性,利用B-ADM 设备构建的城域传输网可以根据用户的要求提供种类丰富的频宽服务内容,MSTP技术体制下的B-ADM设备在网路调度、设备等一些方面融入运营理念、智慧型特性,实现业务的方便、快捷的建立,从而进一步保证频宽运营的可实施性,满足市场对于城域传输网路的需求。
要求
网路实现
“MSTP专线”业务的组网模型是MSTP设备放在接入端接入业务,下行和客户端设备相连,上行和本地网SDH设备相连。中间採用已有的传送网(其他网路暂不考虑)作为该业务的承载网,两端的MSTP设备根据各本地网实际情况,可採用(或升级)现网MSTP设备,也可新购MSTP设备。
(2)对客户设备的配置要求
当开通点到多点乙太网专线业务时,若分支节点客户设备需要为业务设定VLAN ID,则需告知运营商并协商VLAN ID,以保证各分支节点具有不同的VLAN ID供汇聚节点识别。
开通点到点乙太网专线业务时,对客户设备配置不作要求。
设备互通
MSTP设备由省公司自行选型、採购和管理维护,必须具有互通功能。
业务承载网
“MSTP专线”业务只需要在网路的接入层配置MSTP设备,网路内部可利用已有的SDH传送网资源。由于MSTP对乙太网业务的支持是通过GFP、虚级联和LCAS等技术来实现的,而这些技术都需要用SDH的通道开销位元组来传送控制信息。必须保证SDH通道开销位元组的透明传送,即要求“MSTP专线”业务不能有2M电路的上下和转接,而需要採用STM-N接口进行网路连线。
业务支持
MSTP(Multi-service Transport Platform)即多业务传输平台,它是一种城域传输网技术,将SDH传输技术、乙太网、ATM、POS等多种技术进行有机融合,以SDH技术为基础,将多种业务进行汇聚并进行有效适配,实现多业务的综合接入和传送,实现SDH从纯传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台。从传输网路现状来看,大部分的城域传输网路仍以SDH设备为主,基于技术成熟性、可靠性和成本等方面综合考虑,以SDH为基础的MSTP技术在城域网套用领域扮演着十分重要的角色。随着近年来数据、宽频等IP业务的迅猛增长,MSTP技术的发展主要体现在对乙太网业务的支持上,乙太网新业务的要求推动着MSTP技术的发展。
承载
MSTP承载和传送乙太网业务的机理
在MSTP技术的发展演进过程中,针对业务的套用情况,乙太网业务在MSTP上的承载和传送目前大致存在以下几种方式
(1)乙太网业务的透传方式,这是目前套用较广的一种方式,也是MSTP初期在SDH设备上为了实现对乙太网业务的透明传送而採取的方式。这种方式只是为了实现乙太网业务的透明传送,利用某种协定(PPP/LAPS/GFP)将非交换型的乙太网业务的帧信号直接进行封装,然后利用PPPOVERSDH、反向复用(将高速数据流分散在多个低速VC中传送以提高传输效率,如採用5VCl2级联来传送10MB/S乙太网业务)等技术实现两点之间的网路互联。由于各厂商将乙太网业务映射进VC的方法不同,採用的协定各异,乙太网业务经过透明传送后,必须在同厂商的设备上进行终结。
(2)对乙太网业务进行第二层交换处理后再进行封装,然后映射到SDH的VC中再送入线路侧进行传送,这样更好的适应了数据业务动态变化的特点。这种方式将第二层乙太网帧(MAC帧)交换集成到SDH设备的支路卡上,二层交换机通过学习连线在网上设备的MAC地址,并根据目的地的MAC地址将帧信号交换到正确的连线埠。MSTP设备可以对乙太网业务进行如下处理①mstp可以对分散在各个地点的多个低速率的乙太网业务进行汇聚处理,将其传送到特定地点的单个或多个高速乙太网接口上。②可以实现乙太网业务的统计复用,线上路侧有效利用频宽。MSTP可以将多个乙太网接口的乙太网业务划分到一个高速频宽的管道中,这样单一的线路侧信道就可以由多个用户使用,既可以保证乙太网业务突发时的峰值流量,又能够保证频宽(乙太网业务很多时段并没有业务传送)的有效利用。如5个快速乙太网接口可以在MSTP上共享一个155MB/S的传输频宽,降低运行成本。③可以有效的利用多种方法对不同用户的业务进行隔离,保证用户数据的安全性。一种是对用户的乙太网业务开通专用的通道,既将业务映射入单独的VC中,这样就在物理层实现了对用户的业务有效隔离。,对用户的乙太网业务使用VLAN标籤,利用802.1Q的标準,通过划分VLAN来将用户的业务进行隔离;在必要时还可以在802.1Q的标记上再打标记的方法对用户的业务进行隔离。
(3)有些MSTP设备具有3层交换机和SDH网元相结合,是第二层交换方案的扩展。这种方式下用户的业务信号是根据IP位址而不是MAC地址来送到正确的连线埠或者SDH线路侧信道;它具有二层交换方式同样的优点,而且可以有效的隔离MAC定址带来的广播包。第三层交换属于业务层面,并且由于技术、成本以及网路维护等因素,在MSTP设备中较少使用这种方式。
(4)将RPR(弹性分组环)的处理机制和功能引入MSTP。RPR是一种新的MAC层协定,用乙太网技术为核心,是为最佳化数据包的传输而提出的,它不仅有效地支持环形拓扑结构、在光纤断开或连线失败时可实现快速恢复,而且使用空间重用机制来提供有效的频宽共享功能,具备数据传输的高效、简单和低成本等典型乙太网特性,目前正由IEEE802.17工作组对其进行标準化。可在MSTP的SDH层上抽取部分时隙採用GFP协定进行RPR到SDH帧结构的映射,构建RPR逻辑环,通过RPR板卡上的快速乙太网接口和千兆乙太网接口接入业务。
MSTP承载和传送乙太网业务的关键技术
(1)封装协定
MSTP在承载和传送乙太网业务时要对乙太网信号以某种协定进行封装,封装协定可以有很多方式,最常用的有PPP、LAPS、GFP以及一些设备厂商的专有封装机制。PPP协定为点到点协定,它要利用HDLC(高速数据链路控制)协定来组帧,分组/包组成的HDLC帧利用位元组同步方式映射入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。LAPS为链路接入协定,是由武汉邮科院余少华博士提出的,它被ITU-T接纳成为标準X.86,这种方式特别用于SDH链路承载以太帧,它与HDLC十分相似。GFP为通用帧协定,是在ITU-TG.704标準中定义的一种链路层标準,这种方式可以承载所有的数据业务,是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网路的开放的通用的标準信号适配映射技术,它可以替代众多不同的映射方法,有利于各厂商设备之间的互联互通。GFP採用不同的业务数据封装方法对不同的业务数据进行封装,包括帧映射(GFP-F)和透明传输(GFP-T)两种模式,GFP-F封装方式可以将业务信号帧完全地映射进一个可变长度的GFP帧,对封装数据不做任何改动,支持包颗粒级别的速率适配和复用,这种方式是在收到一个完整的数据帧后再处理,需要有快取和媒体接入控制,最适合于乙太网业务等可变长度的分组数据GFP-T採用透明映射的方式及时处理而不必等待整个帧的到达,适合处理实时业务以及固定帧长的块状编码信号格式的业务。
(2)虚级联
MSTP设备支持乙太网业务在网路中的频宽可配置,这是通过VC级联的方式来实现的,也就是利用多个VC容器组成一个更大的容器。SDH中VC的级联分为连续级联和虚级联两种。连续级联就是用来承载乙太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是连续的,公用相同的开销。如果用来承载乙太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是独立的,其位置可以灵活处理,那幺这种情况称为虚级联。通过虚级联技术可以实现对乙太网业务频宽和SDH虚容器之间的速率适配,可以将VC-12到VC-4等不同速率的小容器进行组合利用,能够做到很小颗粒的频宽调节,实现了有效的提供合适大小的信道给乙太网业务,实现了频宽的动态调整,它比连续级联更好地利用SDH的链路频宽,提高了传送效率,避免了频宽的浪费。虚级联的实现最重要的是参与虚级联的VC容器序列号的传送,以保证收端能够将业务信号的VC重新进行排序重组。
(3)链路容量调整机制(LCAS)
在ITU-TG.7042标準中定义了LCAS是一种可以在不中断业务的情况下动态调整虚级联个数的功能,它可以灵活地改变虚级联信号的频宽以自动适应业务流量的变化,特别适用于乙太网业务频宽动态变化的要求,它和虚级联是衡量MSTP带竟是否有效利用的重要指标。LCAS利用SDH预留的开销位元组来传递控制信息,控制信息包括固定、增加、正常、VC结束、空闲和不使用六种;通过控制信息的传送来动态的调整VC的个数,适应乙太网业务频宽的需求。LCAS可以将有效净负荷自动映射到可用的VC上,避免了複杂的人工电路交叉连线配置,提高了频宽指配速度,对业务无损伤,而且在系统出现故障时,可以自动动态调整系统频宽,无须人工介入,在一个或几个VC通路出现故障时,数据传输也能够保持正常。,LCAS为MSTP提供了端到端的动态频宽调整机制,可以在保证QOS的前提下显着提高网路利用率。
MSTP承载和传送乙太网业务的性能分析
在MSTP的透明传送乙太网业务功能中,MSTP利用TDM的机制,将SDH中的VC指配给乙太网连线埠,独享SDH提供的线路频宽,具有很好的频宽保证功能和安全隔离保证功能,适合有较高QOS的乙太网租线业务和核心层套用;这种方式基于固定时隙结构不具备动态频宽分配特性。业务颗粒受限于VC,一般最小为2MB/S,无法实现流量控制、多个乙太网业务的统计复用和频宽共享,用来传输乙太网业务难以适应突发性与速率可变性的特点,业务频宽利用率较低,缺乏灵活性。实际套用中,在实际通道频宽是一个VC-12所承载和传送的10M乙太网业务中,它的实际吞吐量不超过E1;在没有达到E1频宽极限时,採用大帧,通道没有帧丢失,对于小帧,在没有达到频宽极限时,由于数据包短造成封装效率低,网元的帧处理软体无法跟上数量较多的小帧,就会产生帧丢失,当超过频宽极限时,业务将产生大量帧丢失;当採用大帧达到频宽容限时,业务传输时延将突然变大。
对于使用二层交换进行乙太网业务接入和汇聚的方式可以实现数据传送的统计复用、频宽共享、连线埠汇聚,通过VLAN方式来实现用户隔离和速率控制,目前大多数MSTP产品都支持二层交换方式。乙太网业务在每个业务节点进行封装、解封装,并进行二层交换,使得各个业务节点可以共享共同的传输通道,节约了局端乙太网的接口;乙太网板卡在连线埠上通过对不同的802.P值的业务流量映射到不同的伫列进行处理,实现优先权策略;可以基于连线埠或者VLAN设定速率限制(如最小和最大频宽),使得系统有了一定的频宽控制机制,对富余的频宽通过竞争接入。在乙太网的业务保护方面,依赖于STP协定(生成树协定)来进行故障恢复,可能花费数十秒时间,远远大于SDH50ms的自愈保护时间,倒换速率比较慢。而且,二层交换对同一等级业务竞争频宽缺乏完善的公平算法,使得在网路拥塞时尤其是在以太环网运用时难以保证用户的频宽。
通过内嵌RPR模组来实现以太环网已经为众多设备製造商所接受。RPP提供MAC层与物理层之间的介质无关接口,构架在MSTP上实现乙太网业务的频宽公平分配、业务优先权处理以及提高频宽利用率。RPR通过限制乙太网业务数据流仅能够在源和目标之间进行双向流动来实现空间重用机制,目标节点将传送给它的数据包从环上剥落,从而释放了环上其余部分的频宽给其他数据包使用,这样提高了频宽的利用率通过动态的利用统计复用的方法来保证各个节点的频宽访问的公平性,环上的每一个节点都执行一种算法,使得每个节点得到平等的频宽分额,防止因某一节点的业务流量过大引起环上其他业务的堵塞。RPR具有自动拓扑发现能力,採用一种类似OSPF算法交换拓扑识别信令,自动识别任何二层拓扑的变化,增强了环路的自愈能力。RPR还能够针对乙太网业务提供电信级的小于50ms的快速自愈能力,保护由于节点失效或链路失效产生的故障。
MSTP承载和传送乙太网业务的发展趋势
从当前乙太网业务来看,数据包长度不断下降,小帧比例越来越高,而数据包越短,MSTP处理小帧的封装效率越低,系统处理数据的负荷越重,要解决MSTP设备处理小帧的能力。MSTP在支持传统乙太网业务的基础上,还将支持数据网路的新技术标準,如GMPLS信令等。
MSTP技术仍在不断的发展之中,今后的发展将进入智慧型化服务发展阶段,引入自动交换光网路(ASON)功能,利用独立的ASON控制平面来实施自动连线管理,快速回响业务的需求,提供业务的自动配置、网路拓扑的自动发现、频宽动态分配等更为智慧型化的策略,大大增强MSTP自身的灵活有效支持数据业务的能力。
,由于MSTP广泛套用于城域传输网络,激发了城域传输网路的活力,带给运营商更大的利益空间。各大设备供应商也在不断地针对MSTP进行研究与开发,MSTP的内涵也在逐步得到丰富。相信MSTP的发展依然存在巨大的空间,本身技术的能量也同样具有巨大的潜力等待挖掘。MSTP将在城域建设中起到决定性的作用,成为网路建设的首选方案。
协定
综述
MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol)
MST(Multiple Spanning Tree,多生成树)
MSTI(Multiple Spanning Tree Instance,多生成树实例)
多生成树(MST)是把IEEE802.1w 的快速生成树(RST)算法扩展而得到的,多生成树协定定义文档时IEEE802.1S。
多生成树提出了域的概念,在域的内部可以生成多个生成树实例,并将VLAN关联到相应的实例中,每个VLAN只能关联到一个实例中。这样在域内部每个生成树实例就形成一个逻辑上的树拓扑结构,在域与域之间由CIST实例将各个域连成一个大的生成树。各个VLAN内的数据在不同的生成树实例内进行转发,这样就提供了负载均衡功能。
具有相同的MST配置信息,并且具有完全一致的VLAN-实例映射关係运行MSTP协定的桥组成一个域。每个域的内部有一个主实例,成为IST(Internal Spanning Tree),域和域之间有CST(Common Spanning Tree)连线,这样整个网路拓扑就有CST和IST功能组成了一个树形拓扑,这个树就是CIST(Common and Internal Spanning Tree)。
MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol,多生成树协定)
将环路网路修剪成为一个无环的树型网路,避免报文在环路网路中的增生和无限循环,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 兼容STP 和RSTP,并且可以弥补STP 和RSTP 的缺陷。它既可以快速收敛,也能使不同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。
特点
z MSTP设定VLAN映射表(即VLAN和生成树的对应关係表),把VLAN和生成树联繫起来;通过增加“实例”(将多个VLAN整合到一个集合中)这个概念,将多个VLAN捆绑到一个实例中,以节省通信开销和资源占用率。
z MSTP把一个交换网路划分成多个域,每个域内形成多棵生成树,生成树之间彼此独立。
z MSTP将环路网路修剪成为一个无环的树型网路,在数据转发过程中实现VLAN数据的负载分担。
z MSTP兼容STP和RSTP
配置(cisco交换机)
【实验名称】
配置 MSTP。
配置 MSTP。
【实验目的】
在接入层和分布层交换机上配置 MSTP 并进行验证。
在接入层和分布层交换机上配置 MSTP 并进行验证。
【背景描述】
某企业网路管理员认识到,传统的生成树协定(STP)是基于整个交换网路产生一个树形拓扑 结构,所有的 VLANs 都共享一个生成树,这种结构不能进行网路流量的负载均衡,使得有些 交换设备比较繁忙,而另一些交换设备又很空闲,为了克服这个问题,他决定採用基于 VLAN 的多生成树协定 MSTP,现要在交换机上做适当配置来完成这一任务。 本实验採用 4 台交换机设备,PC1 和 PC3 在 VLAN10 中,IP 地址分别为 172.16.1.10/24 和 172.16.1.30/24,PC2 在 VLAN 20 中,PC4 在 VLAN 40 中。 【需求分析】
利用 MSTP 除了可以实现网路中的冗余链路外,还能够在实现网路冗余和可靠性的实 现负载均衡(分担)。
某企业网路管理员认识到,传统的生成树协定(STP)是基于整个交换网路产生一个树形拓扑 结构,所有的 VLANs 都共享一个生成树,这种结构不能进行网路流量的负载均衡,使得有些 交换设备比较繁忙,而另一些交换设备又很空闲,为了克服这个问题,他决定採用基于 VLAN 的多生成树协定 MSTP,现要在交换机上做适当配置来完成这一任务。 本实验採用 4 台交换机设备,PC1 和 PC3 在 VLAN10 中,IP 地址分别为 172.16.1.10/24 和 172.16.1.30/24,PC2 在 VLAN 20 中,PC4 在 VLAN 40 中。 【需求分析】
利用 MSTP 除了可以实现网路中的冗余链路外,还能够在实现网路冗余和可靠性的实 现负载均衡(分担)。
【实验拓扑】
实验的拓扑图,如图 5-1 所示。
实验的拓扑图,如图 5-1 所示。
【实验设备】
二层交换机 2台 三层交换机 2台 【预备知识】
交换机基本配置、MSTP 技术原理。
【实验原理】
MSTP 技术可以认为是 STP 和 RSTP 技术升级版本,除了保留低级版本的特性外,MSTP 考虑到网路中 VLAN 技术的使用,引入了实例和域的概念。实例为 VLAN 的组合,这样可以 针对一个或多个 VLAN 进行生成树运算,从而不会阻断网路中应保留的链路,也可以让各 实例的数据经由不同路径得以转发,实现网路中的负载分担。
二层交换机 2台 三层交换机 2台 【预备知识】
交换机基本配置、MSTP 技术原理。
【实验原理】
MSTP 技术可以认为是 STP 和 RSTP 技术升级版本,除了保留低级版本的特性外,MSTP 考虑到网路中 VLAN 技术的使用,引入了实例和域的概念。实例为 VLAN 的组合,这样可以 针对一个或多个 VLAN 进行生成树运算,从而不会阻断网路中应保留的链路,也可以让各 实例的数据经由不同路径得以转发,实现网路中的负载分担。
【实验步骤】
步骤 1 在交换机 Switch-A 上划分 VLAN 并配置 Trunk。
步骤 1 在交换机 Switch-A 上划分 VLAN 并配置 Trunk。
Switch-A(config)#spanning-tree
Switch-A(config)#spanning-tree mode mstp !配置生成树模式为MSTP
Switch-A(config)#vlan 10
Switch-A(config-vlan)#vlan 20
Switch-A(config-vlan)#exit
Switch-A(config)#interface fastethernet 0/1
Switch-A(config-if)#switchport access vlan 10
Switch-A(config-if)#exit
Switch-A(config)#interface fastethernet 0/2
Switch-A(config-if)#switchport access vlan 20
Switch-A(config-if)#exit
Switch-A(config)#interface fastethernet 0/23
Switch-A(config-if)#switchport mode trunk
Switch-A(config-if)#exit
Switch-A(config)#interface fastethernet 0/24
Switch-A(config-if)#switchport mode trunk
Switch-A(config-if)#exit
步骤 2
在交换机 Switch-B 上划分 VLAN 配置 Trunk。
Switch-B(config)#spanning-tree
Switch-B (config)#spanning-tree mode mstp !配置生成树模式为 MSTP
Switch-B(config)#vlan 10
Switch-B(config-vlan)#vlan 40
Switch-B(config-vlan)#exit
Switch-B(config)#interface fastethernet 0/1
Switch-B(config-if)#switchport access vlan 10
Switch-B(config-if)#exit
Switch-B(config)#interface fastethernet 0/2
Switch-B(config-if)#switchport access vlan 40
Switch-B(config-if)#exit
Switch-B(config)#interface fastethernet 0/23
Switch-B(config-if)#switchport mode trunk
Switch-B(config-if)#switchport mode trunk
Switch-B(config-if)#exit
Switch-B(config)#interface fastethernet 0/24
Switch-B(config-if)#switchport mode trunk
Switch-B(config-if)#exit
步骤 3
在交换机 Switch-C 上划分 VLAN 配置
Trunk Switch-C(config)#spanning-tree
Switch-C (config)#spanning-tree mode mstp
Switch-C(config)#vlan 10
Switch-C(config-vlan)#vlan 20
Switch-C(config-vlan)#vlan 40
Switch-C(config-vlan)#exit
Switch-C(config)#interface fastethernet 0/1
Switch-C(config-if)#switchport mode trunk
Switch-C(config-if)#exit
Switch-C(config)#interface fastethernet 0/23
Switch-C(config-if)#switchport mode trunk
Switch-C(config-if)#exit
Switch-C(config)#interface fastethernet 0/24
Switch-C(config-if)#switchport mode trunk
Switch-C(config-if)#exit
步骤 4
在交换机 Switch-D 上划分 VLAN 配置 Trunk。
Switch-D(config)#spanning-tree
Switch-D (config)#spanning-tree mode mstp
Switch-D(config)#vlan 10
Switch-D(config-vlan)#vlan 20
Switch-D(config-vlan)#vlan 40
Switch-D(config-vlan)#exit
Switch-D(config)#interface fastethernet 0/1
Switch-D(config-if)#switchport mode trunk
Switch-D(config-if)#exit
Switch-D(config)#interface fastethernet 0/23
Switch-D(config-if)#switchport mode trunk
Switch-D(config-if)#exit
Switch-D(config)#interface fastethernet 0/24
Switch-D(config-if)#switchport mode trunk
Switch-D(config-if)#exit
步骤 5
在交换机 Switch-A 上配置 MSTP。
Switch-A(config)#spanning-treemst configuration !进入 MSTP 配置模式
Switch-A(config-mst)#instance 1 vlan 10,20 !配置 instance 1(实例 1)并关联 Vlan 10 和 20
Switch-A(config-mst)#name region1 !配置域名称
Switch-A(config-mst)#revision 1 !配置修订号
验证测试验证 MSTP 配置。
Switch-A#show spanning-tree mst configuration
步骤 6
在交换机 Switch-B 上配置 MSTP。
Switch-B(config)#spanning-treemst configuration !进入 MSTP 配置模式
Switch-B(config-mst)#instance 2 vlan 10,40 !配置实例 2 并关联 Vlan 10 和 40
Switch-B(config-mst)#name region2 !配置域名称
Switch-B(config-mst)#revision 2 !配置修订号 验证测试验证 MSTP 配置
Switch-B#show spanning-tree mst configuration
步骤 7
在交换机 Switch-C 上配置 MSTP。
Switch-C (config)#spanning-tree mst 1 priority 4096 !配置交换机 Switch-C 在 instance 1 中的优先权为 4096,使其成为 instance 1 中的根 Switch-C (config)#spanning-treemst configuration !进入 MSTP 配置模式
Switch-C (config-mst)#instance 1 vlan 10,20 !配置实例 1 并关联 Vlan 10 和 20
Switch-C (config-mst)#instance 1 vlan 10,20 !配置实例 1 并关联 Vlan 10 和 20
Switch-C (config-mst)#name region1 !配置域名为 region1
Switch-C (config-mst)#revision 1 !配置修订号
验证测试验证 MSTP 配置。
Switch-C#show spanning-tree mst configuration
步骤 8
在交换机 Switch-D 上配置 MSTP。
Switch-D(config)#spanning-tree mst 2 priority 4096 !配置交换机 Switch-D 在 instance 2 中的优先权为 4096,使其在 instance2 中成为根
Switch-D(config)#spanning-treemst configuration !进入 MSTP 配置模式
Switch-D(config-mst)#instance 1 vlan 10,20 !配置实例 1并关联 Vlan 10 和 20
Switch-D(config-mst)#name region1!配置域名为region1
Switch-D(config-mst)#revision 1 !配置修订号
Switch-D(config-mst)#instance 2 vlan 10,40 !配置实例 2并关联 Vlan 10 和 40
Switch-D(config-mst)#name region2!配置域名为region2
Switch-D(config-mst)#revision 2 !配置修订号
验证测试验证 MSTP 配置
Switch-D#show spanning-tree mst configuration
步骤 9 查看交换机 MSTP 选举结果。
Switch-C#show spanning-tree mst 1 MST 1 vlans mapped : 1,10 BridgeAddr : 00d0.f8ff.4e3f Priority : 4096 TimeSinceTopologyChange : 0d:7h:21m:17s TopologyChanges : 0 DesignatedRoot : 100100D0F8FF4E3F !Switch-C 是 instance 1 的生成树的根
Switch-C#show spanning-tree mst 1 MST 1 vlans mapped : 1,10 BridgeAddr : 00d0.f8ff.4e3f Priority : 4096 TimeSinceTopologyChange : 0d:7h:21m:17s TopologyChanges : 0 DesignatedRoot : 100100D0F8FF4E3F !Switch-C 是 instance 1 的生成树的根
RootCost : 0 RootPort : 0 从上述 show 命令输出结果可以看出交换机 Switch-C 为实例 1 中的根交换机。
Switch-D#show spanning-tree mst 2
MST 2 vlans mapped : 20,40 BridgeAddr : 00d0.f8ff.4662 31m:0s TopologyChanges : 0 DesignatedRoot : 100200D0F8FF4662 !Switch-D 是 instance 2 的生成树的根
RootCost : 0 RootPort : 0 从上述 show 命令输出结果可以看出交换机 Switch-D 为实例 2 中的根交换机。 Switch-A#show spanning-tree mst 1
MST 1 vlans mapped : 1,10 BridgeAddr : 00d0.f8fe.1e49 Priority : 32768 TimeSinceTopologyChange : 7d:3h:19m:31s TopologyChanges : 0 DesignatedRoot : 100100D0F8FF4E3F !实例 1 的生成树的根交换机是 Switch-C RootCost : 200000 RootPort : Fa0/23
从上述 show 命令输出结果可以看出,在实例 1 中,交换机 Switch-A 的连线埠 F0/23 连线埠为 根连线埠, VLAN1 和 VLAN10 的数据经连线埠 F0/23 转发。
Switch-A#show spanning-tree mst 2
MST 2 vlans mapped : 20,40 BridgeAddr : 00d0.f8fe.1e49 Priority : 32768 TimeSinceTopologyChange : 7d:3h:19m:31s TopologyChanges : 0 DesignatedRoot : 100200D0F8FF4662 !实例 2 的生成树的根交换机是 Switch-D
RootCost : 200000 RootPort : Fa0/24 从上述 show 命令输出结果可以看出,在实例 2 中,交换机 Switch-A 的连线埠 F0/24 连线埠为 根连线埠, VLAN20 和 VLAN40 的数据包经连线埠 F0/24 转发。
RootCost : 200000 RootPort : Fa0/24 从上述 show 命令输出结果可以看出,在实例 2 中,交换机 Switch-A 的连线埠 F0/24 连线埠为 根连线埠, VLAN20 和 VLAN40 的数据包经连线埠 F0/24 转发。
【注意事项】
对规模很大的交换网路可以划分多个域(region),在每个域里可以创建多个 instance(实例)。
对规模很大的交换网路可以划分多个域(region),在每个域里可以创建多个 instance(实例)。
划分在同一个域里的各台交换机须配置相同的域名(name)、相同的修订号(revision number)、相同的 instance-vlan 对应表。 交换机可以支持 65 个 MSTP instance,其中实例 0 是预设实例,是强制存在的,其他 实例 可以创建和删除。 将整个 spanning-tree 恢复为预设状态用命令 spanning-tree reset。
【参考配置】
Switch-A#show running-config Building configuration... Current configuration : 583 bytes ! hostname Switch-A ! spanning-tree spanning-tree mst configuration instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40 name region1 revision 1 ! interface fastEthernet 0/1 switchport access vlan 10 ! interface fastEthernet 0/2 switchport access vlan 20 ! interface fastEthernet 0/23 switchport mode trunk ! interface fastEthernet 0/24 switchport mode trunk ! end
Switch-B#show running-config Building configuration...
Current configuration : 583 bytes ! ! hostname Switch-B ! spanning-tree spanning-tree mst configuration instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40 name region1 revision 1 ! interface fastEthernet 0/1 switchport access vlan 10 ! interface fastEthernet 0/2 switchport access vlan 40 ! interface fastEthernet 0/23 switchport mode trunk ! interface fastEthernet 0/24 switchport mode trunk ! end
Switch-C#show running-config Building configuration... Current configuration : 546 bytes ! ! hostname Switch-C ! spanning-tree spanning-tree mst configuration instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40 name region1 revision 1 ! spanning-tree mst 1 priority 4096 interface FastEthernet 0/1
Switch-A#show running-config Building configuration... Current configuration : 583 bytes ! hostname Switch-A ! spanning-tree spanning-tree mst configuration instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40 name region1 revision 1 ! interface fastEthernet 0/1 switchport access vlan 10 ! interface fastEthernet 0/2 switchport access vlan 20 ! interface fastEthernet 0/23 switchport mode trunk ! interface fastEthernet 0/24 switchport mode trunk ! end
Switch-B#show running-config Building configuration...
Current configuration : 583 bytes ! ! hostname Switch-B ! spanning-tree spanning-tree mst configuration instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40 name region1 revision 1 ! interface fastEthernet 0/1 switchport access vlan 10 ! interface fastEthernet 0/2 switchport access vlan 40 ! interface fastEthernet 0/23 switchport mode trunk ! interface fastEthernet 0/24 switchport mode trunk ! end
Switch-C#show running-config Building configuration... Current configuration : 546 bytes ! ! hostname Switch-C ! spanning-tree spanning-tree mst configuration instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40 name region1 revision 1 ! spanning-tree mst 1 priority 4096 interface FastEthernet 0/1
switchport mode trunk ! interface FastEthernet 0/23 switchport mode trunk ! interface FastEthernet 0/24 switchport mode trunk ! end
Switch-D#show running-config Building configuration... Current configuration : 546 bytes ! hostname Switch-D ! spanning-tree spanning-tree mst configuration instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40 name region1 revision 1 ! spanning-tree mst 2 priority 4096 interface FastEthernet 0/1
Switch-D#show running-config Building configuration... Current configuration : 546 bytes ! hostname Switch-D ! spanning-tree spanning-tree mst configuration instance 1 vlan 1,10 instance 2 vlan 20,40 name region1 revision 1 ! spanning-tree mst 2 priority 4096 interface FastEthernet 0/1
switchport mode trunk ! interface FastEthernet 0/23
switchport mode trunk !
interface FastEthernet 0/24
switchport mode trunk ! end
MSTP的资费情况
如图所示
产口名称 | 频宽 | 原价(元/月) | 优惠价 | 月付(元/月) | 年付(元/月) | MSTP专网 |
区内 | ||||||
2M | 4000 | 4000 | 2000 | 0 | ||
4M | 8000 | 8000 | 4000 | 0 | ||
8M | 10000 | 10000 | 5000 | 0 | ||
100M | 36000 | 36000 | 18000 | 0 | ||
155M | 48000 | 48000 | 24000 | 0 | ||
622M | 140000 | 140000 | 70000 | 0 | ||
区间 | ||||||
2M | 6000 | 6000 | 3000 | 0 | ||
4M | 10000 | 10000 | 5000 | 0 | ||
8M | 16000 | 16000 | 8000 | 0 | ||
100M | 72000 | 72000 | 36000 | 0 | ||
155M | 96000 | 96000 | 48000 | 0 | ||
622M | 280000 | 280000 | 140000 | 0 |