引言

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為企業(yè)承載各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)信息的中樞，對(duì)其可靠性的要求是不言而喻的。在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，一般都采用冗余備份鏈路來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)的可靠性，避免了單鏈路故障，但這樣也形成了二層上的環(huán)路。在這種環(huán)境下STP協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生，它通過(guò)有選擇性地阻塞網(wǎng)絡(luò)冗余鏈路來(lái)達(dá)到消除網(wǎng)絡(luò)二層環(huán)路。

MSTP是從STP發(fā)展而來(lái)，相對(duì)于STP和RSTP，優(yōu)勢(shì)非常明顯。MSTP引入“域”的概念，把一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)域。每個(gè)域內(nèi)形成多棵生成樹(shù)，生成樹(shù)之間彼此獨(dú)立。另外，MSTP還引入“實(shí)例（Instance）”的概念，可以將不同的VLAN映射到不同實(shí)例中，MSTP各個(gè)實(shí)例拓?fù)涞挠?jì)算是獨(dú)立的（每個(gè)實(shí)例對(duì)應(yīng)一棵單獨(dú)的生成樹(shù)），在這些實(shí)例上就可以實(shí)現(xiàn)VLAN數(shù)據(jù)的負(fù)載分擔(dān)。

圖1 LAN-AB域的 多生成樹(shù)

MSTP的應(yīng)用

某公司網(wǎng)絡(luò)按照分層原則建設(shè)，由核心層、匯聚層及接入層組成。核心交換采用兩臺(tái)H3C S9500系列交換機(jī)雙機(jī)方式，匯聚層采用了4臺(tái)H3C S9500系列交換機(jī)匯聚個(gè)樓層流量，4臺(tái)匯聚分別命名為A、B、C、D。各樓層接入采用H3C S5100交換機(jī)，分別上聯(lián)至兩臺(tái)匯聚核心，以實(shí)現(xiàn)鏈路冗余，避免單鏈路故障。

在此公司網(wǎng)絡(luò)中定義了兩個(gè)MST域，A、B匯聚交換機(jī)為一個(gè)MST域，命名為L(zhǎng)ANAB；C、D匯聚交換機(jī)為另一個(gè)MST域，命名為L(zhǎng)AN-CD。文中以域LAN-AB為例說(shuō)明MSTP的應(yīng)用情況。

在兩臺(tái)或者多臺(tái)開(kāi)啟了MSTP特性的設(shè)備上，只有當(dāng)其配置的MST域域名、MST域內(nèi)所有生成樹(shù)實(shí)例對(duì)應(yīng)的VLAN映射表、MST域的修訂級(jí)別都分別相同，且這些設(shè)備之間有鏈路相通時(shí)，它們才屬于同一個(gè)MST域。圖1為L(zhǎng)AN-AB域的結(jié)構(gòu)模型。

在LAN-AB域中有兩個(gè)生成樹(shù)實(shí)例，分別為實(shí)例1和實(shí)例2。通過(guò)配置使不同VLAN的報(bào)文按照不同的生成 樹(shù)轉(zhuǎn) 發(fā)：VLAN 100—125的報(bào)文沿實(shí)例1轉(zhuǎn)發(fā)，VLAN 126—150的報(bào)文沿實(shí)例3轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了流量的負(fù)載均衡。

MSTP協(xié)議在二層網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮了很好的作用， MSTP實(shí)現(xiàn)了類(lèi)似于RSTP的端口快速切換，可以捆綁多個(gè)VLAN到一個(gè)實(shí)例中以降低資源利用率。MSTP還可以向下兼容STP和RSTP協(xié)議。它允許不同VLAN的流量沿各自的實(shí)例轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)，從而為冗余鏈路提供了負(fù)載分擔(dān)機(jī)制。

MSTP的Cost值計(jì)算分析

當(dāng)某個(gè)MSTP實(shí)例中選定根橋后，開(kāi)始選擇根端口、指定端口、替代端口以及備份端口。網(wǎng)絡(luò)收斂后，就會(huì)生成一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)樹(shù)，打破環(huán)路。在STP收斂過(guò)程中，是根據(jù)各端口到根橋的路徑Cost值來(lái)確定端口狀態(tài)的。計(jì)算出合適的根路徑Cost值，就可以按需求來(lái)阻塞端口。當(dāng)MSTP的域中選定根橋后，在每個(gè)非根橋選取一個(gè)根端口，在每網(wǎng)段選取一個(gè)指定端口。根端口與指定端口在這里都是依據(jù)根路徑Cost值選取的，對(duì)于端口角色的選擇過(guò)程在這里不做過(guò)多闡述。

根路徑Cost值的累加是這樣一個(gè)過(guò)程:首先，根橋發(fā)送BPDU報(bào)文，，BPDU每經(jīng)過(guò)一臺(tái)交換機(jī)，Cost值就會(huì)累加一次。需要注意的是，Cost值是在BPDU報(bào)文進(jìn)入交換機(jī)端口的時(shí)候累加，BPDU報(bào)文在端口發(fā)出的時(shí)候是不累加的Cost值的。也就是說(shuō)根橋發(fā)送一個(gè)BPDU，在這個(gè)BPDU報(bào)文中，根路徑Cost值為0。

在某公司網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)各樓層的信息點(diǎn)位數(shù)的不同，每層接入交換機(jī)數(shù)量也是不同的。對(duì)于存在兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的，接入交換機(jī)之間采用了級(jí)聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)通信。圖2是兩臺(tái)接入設(shè)備級(jí)聯(lián)時(shí)生成樹(shù)實(shí)例1的模型。

圖2 接入設(shè)備級(jí)聯(lián)時(shí)生成樹(shù)

圖3 實(shí)例1中的路徑Cost值

在這種情況下，以MSTP實(shí)例1為例，我們需要阻塞的是接入交換機(jī)02與匯聚B之間的鏈路，如圖2所示。如果各個(gè)端口的Cost值設(shè)置不當(dāng)，就會(huì)造成接入交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián)鏈路被阻塞，這樣會(huì)使用交換機(jī)2上的流量經(jīng)由匯聚B，再轉(zhuǎn)發(fā)至匯聚A，無(wú)法實(shí)現(xiàn)按VLAN實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)的功能，不符合設(shè)計(jì)初衷。同樣，在三臺(tái)、四臺(tái)甚至更多接入交換機(jī)級(jí)聯(lián)時(shí)，也會(huì)存在上述問(wèn)題。因此如何確定路徑開(kāi)銷(xiāo)值，也就成了MSPT應(yīng)用的一個(gè)重點(diǎn)。

在某公司網(wǎng)絡(luò)中，接入交換機(jī)級(jí)聯(lián)不會(huì)超過(guò)五臺(tái)。設(shè)置接口的Cost值是為保證阻塞接入到匯聚之間的冗余鏈路，而不會(huì)使接入交換機(jī)之間的鏈路被阻塞。同時(shí)由于不同的Cost值導(dǎo)致阻塞的端口也不同，為統(tǒng)一規(guī)范，在每個(gè)MSTP實(shí)例中將接入層交換機(jī)的上聯(lián)端口阻塞。按以上兩點(diǎn)要求，來(lái)確定Cost值的計(jì)算方法。

匯聚A和匯聚B互聯(lián)端口的Cost值設(shè)置為40，接入交換機(jī)上聯(lián)端口的Cost值默認(rèn)值20。而接入設(shè)備相級(jí)聯(lián)的端口Cost需要根據(jù)接入層設(shè)備級(jí)聯(lián)的數(shù)量來(lái)確定，這里假設(shè)為X。圖3是兩臺(tái)級(jí)聯(lián)情況下，實(shí)例1中各鏈路路徑Cost值設(shè)置情況。

這里需要將接入交換機(jī)02與接入01相連的端口選取為根端口，此時(shí)，這一端口到根橋的路徑Cost值應(yīng)小于及接入02上聯(lián)端口到根橋的路徑Cost值，既 20+X＜20+40，得到X＜40。而阻塞端口則是接入交換機(jī)02的上聯(lián)端口，為達(dá)到這一結(jié)果， 接入02上聯(lián)端口的根路徑Cost應(yīng)該大于匯聚B下聯(lián)端口的根路徑Cost，既20+X＞40，得到X＞20。由此可以得出，當(dāng)兩臺(tái)接入交換機(jī)級(jí)聯(lián)時(shí)，級(jí)聯(lián)端口間的Cost值X應(yīng)滿(mǎn)足20＜X＜40。

在三臺(tái)或更多接入交換機(jī)級(jí)聯(lián)時(shí)，根據(jù)同樣的計(jì)算方法，即可計(jì)算出級(jí)聯(lián)端口的Cost。 首先假設(shè)有N（N≥2）臺(tái)接入交換機(jī)級(jí)聯(lián)，級(jí)聯(lián)端口的Cost都為X，則X應(yīng)該滿(mǎn)足條件:40＜20+（N-1）×X＜20+40（N≥2），既，20＜（N-1）×X＜40（N≥2）。根據(jù)這一條件，就可以設(shè)置接入交換機(jī)級(jí)聯(lián)端口的Cost值X，從而達(dá)到預(yù)設(shè)的結(jié)果。

上述方法簡(jiǎn)要說(shuō)明了路徑Cost值選取方式，通過(guò)計(jì)算合適的Cost值，按需求打破二層環(huán)路。這里只是給出一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算思路，在實(shí)際組網(wǎng)中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)置正確的路徑Cost值。

結(jié)論

MST P使用靈活，適用于復(fù)雜組網(wǎng)，配置相對(duì)也比較簡(jiǎn)單，還可以通過(guò)設(shè)置根橋與備份根橋、域信息以及端口路徑開(kāi)銷(xiāo)來(lái)選擇任意VLAN的任意一條路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)流量轉(zhuǎn)發(fā)。在MSTP的應(yīng)用中，路徑Cost值的設(shè)置也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，合適的Cost值不但能按需消除二層環(huán)路，而且在遇到的接入交換機(jī)擴(kuò)展的時(shí)候，無(wú)需重新改動(dòng)其它鏈路的Cost值。從這方面來(lái)講，這也增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。