STP-12-MST工作原理

MST将网络划分为一或多个区域。一个MST区域是一组以相同方式共同使用MST的交换机——除了其他特性外，它们运行相同数量的MST实例，并在这些实例上映射相同的VLAN集合。

例如，在下图中，工程师定义了一个MST区域，将其与非MST交换机相连。关注图的左侧，在MST区域中，实际上只需要两个STP实例——每个实例中包含差不多一半数量的VLAN。

MST相较于PVST+的一个关键优势是它对于一组VLAN只要求使用一个MST实例。如果MST区域中有数百个VLAN，而且使用了PVST+，就会用到数百组STP消息。对于MST，每个MST实例只需使用一组STP消息。

 

MST重新使用了IEEE802.1t中系统ID扩展的概念，将实例编号嵌入在网桥ID中。因为系统ID扩展字段包含12位，MST实例的编号范围在0～4095之间，在本书写作时，不同的Catalyst平台支持不同的范围：Catalyst 2950为0～15，Catalys 2960和3560为0～4094。MST标准允许有最多65个活跃MST实例（实例0加上至多64个自定义实例）。支持的实例数量已经比任何合理网络所要求的数量更多了，并且这个数量限制也是因为MST对它所承载的所有实例信息只使用一个BPDU，而且必须能放入一个以太网帧中。虽然典型的以太网MTU 1500字节中能够包含大约88个MST实例，但64个自定义实例对于任何实际需求来说都足够了，并且可以很好地放入普通的以太网帧中。在MST中，如果端口至少在一个MST实例中是指定端口的话，就会发送BPDU。由于MST对所有实例都使用一个BPDU，所以如果点到点链路两端的交换机分别是不同MST实例中的指定端口，它们可能就会看到互相发送的BPDU。

 

在所有MST实例中，实例0有特殊的意义。这个实例也被称为内部生成树，或IST，用作几个目的。首先，即使工程师没有创建其他MST实例，实例0也总是存在的，它为映射在一个区域中的VLAN提供了无环的环境。无需任何额外的配置，所有VLAN都会被映射到IST上。其次，IST是唯一一个与MST区域外的交换机上所运行的STP相互交互的实例。区域边界IST与邻居交换机之间无论确定了怎样的端口角色和状态，这个角色和状态都会被这个端口上所有的VLAN继承，而不仅仅映射到IST的VLAN上。这是MST总体操作的一部分，使这个区域对于其他区域和非MST交换机来说，看起来像是一台交换机。

 

如果网络由几个MST区域组成，每个区域都可以被看作是一台交换机。由多个MST区域组成的整个拓扑视图可以由此简化——想象一下每个位置上不再是一个个区域，而是使用一台交换机代替一个区域，同时保持连接不同区域之间的链路。显然，如果区域之间由冗余链路互连，这种简化后的网络中仍存在环路。MST通过构建所谓的通用生成树（CST）来阻塞这些环路。这个CST只是区域边界独立的IST交互的结果，在独立的区域之间构成一个生成树。CST有两个主要目的。

 

• 用来确定区域之间的无环路径。它所带来的一个重要成果是在区域之间的链路上阻塞环路，而不是在区域内；就像交换机之间的环路要在交换机之间的链路上进行阻塞，而不是交换机“内部”阻塞。这种行为与简化的概念一致，即从外部看来，MST区域可被看作是一台交换机。
• CST是非MST交换机（即STP和RSTP）能够理解并参与的唯一生成树，这方便了MST和较旧版本的互操作。在MST和STP/RSTP混合的环境中，STP/RSTP交换机会在不知情的情况下参与CST。CST中的开销只反映区域间和网络中非MST部分的链路开销。这些开销被MST称为外部开销。

 

在每个MST区域中，区域边界的CST与区域内的IST相融合。最终生成的树由MST区域间的无环互连路径，与每个MST区域内部的无环互连路径“粘合”在一起，称为通用内部生成树（Common and Internal SpanningTree），或CIST。这是跨越整个交换拓扑的一个生成树。因为MST区域有自己的IST根，CIST——由区域内IST和区域间CST组成——因此可以有多个根交换机。这些交换机被识别为CIST根交换机（一个CIST一台）和CIST区域根交换机（每个区域内的IST一台）。CIST区域根交换机只是某个区域内IST根交换机的另一种名称。

CIST根交换机由所有参与CIST交换机中网桥ID最低的交换机胜任，即从所有区域中的所有MST交换机中，根据IST网桥ID（由IST优先级、实例编号0和基本MAC地址组合而成）选出，以及从所有STP/RSTP交换机（如果有的话），只根据网桥ID中选出。如果运行纯MST的网络，CIST根交换机就是IST优先级（数值上）最低的交换机；优先级相等时，则选有最低基本MAC地址的交换机。

 

在其他不包含CIST根交换机的MST区域中，只有区域边界的MST交换机（即拥有去往其他区域链路的交换机）能够声明自己是IST根交换机。这是因为只允许根据以下两种情况设置CIST区域根ID：当且仅当交换机也是CIST根的时候；能接收到其它区域的BPDU的MST边界交换机。其他内部交换机无法参与IST根选举。从边界交换机中，首先选出去往CIST根交换机，外部根路径开销最低的交换机为IST根交换机。外部根路径开销是到达CIST根交换机所属区域的CST开销总和，或者换句话说，是到达CIST根交换机所在区域的CST开销；不考虑区域内链路的开销。开销相等时，使用边界交换机的最低IST网桥ID。

 

CIST区域根交换机对区域有特别的重要性：它自己的CIST根端口称为主端口（这是MST中增加的端口角色），这个端口也就是去往区域外CIST根交换机的根端口，这个端口还为区域中的所有MST实例提供从区域到CIST根的连通性。