生成樹協(xié)議比較

1、僅供個人參考生成樹協(xié)議比較一、STP生成樹協(xié)議（802.1D）運(yùn)行生成樹協(xié)議的交換機(jī)上的端口，總是處于下面四個狀態(tài)中的一個：1）阻塞：所有端口以阻塞狀態(tài)啟動以防止回路，由生成樹確定哪個端口切換為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，處于阻塞狀態(tài)的端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀但可接受BPDU。2） 監(jiān)聽：不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，但檢測BPDU （臨時狀態(tài)）。For pers onal use only in study and research; not for commercial use3） 學(xué)習(xí)：不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，但學(xué)習(xí)MAC地址表（臨時狀態(tài)）。4）轉(zhuǎn)發(fā)：可以傳送和接受數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀。在正常操作期間，端口處于轉(zhuǎn)發(fā)或阻塞狀態(tài)。當(dāng)檢測到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有

2、變化 時，交換機(jī)會自動進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，在這個期間端口暫時處于監(jiān)聽和學(xué)習(xí)狀態(tài)。For pers onal use only in study and research; not for commercial use生成樹經(jīng)過一段時間（默認(rèn)值是50秒左右）穩(wěn)定之后，所有端口要么進(jìn)入 轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，要么進(jìn)入阻塞狀態(tài)。STP BPDU仍然會定時從各個網(wǎng)橋的指定端口發(fā)出，以維護(hù)鏈路的狀態(tài)。如果網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化，生成樹就會重新計算，端口 狀態(tài)也會隨之改變。當(dāng)拓?fù)浒l(fā)生變化，新的配置消息要經(jīng)過一定的時延才能傳播到整個網(wǎng)絡(luò)，這個時延稱為Forward Delay，協(xié)議默認(rèn)值是15秒。在所有網(wǎng)橋收到這個變化的 消息之前

3、，若舊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中處于轉(zhuǎn)發(fā)的端口還沒有發(fā)現(xiàn)自己應(yīng)該在新的拓?fù)渲型?止轉(zhuǎn)發(fā)，則可能存在臨時環(huán)路。為了解決臨時環(huán)路的問題，生成樹使用了一種定 時器策略，即在端口從阻塞狀態(tài)到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)中間加上一個只學(xué)習(xí)MAC地址但不參與轉(zhuǎn)發(fā)的中間狀態(tài)，兩次狀態(tài)切換的時間長度都是Forward Delay，這樣就可以保證在拓?fù)渥兓臅r候不會產(chǎn)生臨時環(huán)路。但是，這個看似良好的解決方案實(shí)際上帶來的卻是至少兩倍 Forward Delay的收斂時間！默認(rèn)情況下，交換機(jī)端 口由阻塞狀態(tài)到偵聽狀時間為 20秒、RSTP生成樹協(xié)議（802.1w）For pers onal use only in study and research

4、; not for commercial use了解決 STP 協(xié)議收斂時間長這個缺陷，在世紀(jì)之初 IEEE 推出了 802.1w 標(biāo)準(zhǔn)，作為對 802.1D 標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充。在 IEEE 802.1w 標(biāo)準(zhǔn)里定義了快速生成樹 協(xié)議 RSTP( Rapid Spanning Tree Protocol)。 RSTP 協(xié)議在 STP 協(xié)議基礎(chǔ)上做 了三點(diǎn)重要改進(jìn)，使得收斂速度快得多(最快 1 秒以內(nèi))。第一點(diǎn)改進(jìn)：為根端口和指定端口設(shè)置了快速切換用的替換端口( Alternate Port)和備份端口( Backup Port)兩種角色，當(dāng)根端口 /指定端口失效的情況下， 替換端口 /備份端口就會無

5、時延地進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。第二點(diǎn)改進(jìn)：在只連接了兩個交換端口的點(diǎn)對點(diǎn)鏈路中， 指定端口只需與下 游網(wǎng)橋進(jìn)行一次握手就可以無時延地進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。 如果是連接了三個以上網(wǎng)橋 的共享鏈路， 下游網(wǎng)橋是不會響應(yīng)上游指定端口發(fā)出的握手請求的， 只能等待兩 倍 Forward Delay 時間進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。For personal use only in study and research; not for commercial use第三點(diǎn)改進(jìn)：直接與終端相連而不是把其他網(wǎng)橋相連的端口定義為邊緣端口(Edge Por)。邊緣端口可以直接進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，不需要任何延時。由于網(wǎng)橋無 法知道端口是否是直接與終端相連

6、，所以需要人工配置?？梢姡?RSTP 協(xié)議相對于 STP 協(xié)議的確改進(jìn)了很多。為了支持這些改進(jìn)， BPDU 的格式做了一些修改，但 RSTP 協(xié)議仍然向下兼容 STP 協(xié)議，可以混 合組網(wǎng)。雖然如此， RSTP 和 STP 一樣同屬于單生成樹 SST( Single Spanning Tree)，有它自身的諸多缺陷，主要表現(xiàn)在三個方面。第一點(diǎn)缺陷：由于整個交換網(wǎng)絡(luò)只有一棵生成樹， 在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大的時候會導(dǎo)致較長的收斂時間，拓?fù)涓淖兊挠绊懨嬉草^大。第二點(diǎn)缺陷：近些年 IEEE 802.1Q 大行其道， 逐漸成為交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對稱的情況下， 單生成樹也沒什么大礙。 但是， 在網(wǎng)絡(luò)

7、結(jié)構(gòu)不對稱的 時候，單生成樹就會影響網(wǎng)絡(luò)的連通性。、PVST/PVST+生成樹協(xié)議(Cisco標(biāo)準(zhǔn))每個 VLAN 都生成一棵樹是一種比較直接，而且最簡單的解決方法。它能 夠保證每一個 VLAN 都不存在環(huán)路。但是由于種種原因，以這種方式工作的生 成樹協(xié)議并沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，而是各個廠商各有一套，尤其是以 Cisco 的 VLAN 生成樹 PVST( Per VLAN Spanning Tree)為代表。為了攜帶更多的信息， PVST BPDU 的格式和 STP/RSTP BPDU 格式已經(jīng)不一樣，發(fā)送的目的地址也改成了Cisco保留地址01-00-0C-CC-CC-CD，而且 在 VLAN Tr

8、unk 的情況下 PVST BPDU 被打上了 802.1Q VLAN 標(biāo)簽。所以， PVST 協(xié)議并不兼容 STP/RSTP 協(xié)議。Cisco很快又推出了經(jīng)過改進(jìn)的 PVST+協(xié)議，并成為了交換機(jī)產(chǎn)品的默認(rèn) 生成樹協(xié)議。經(jīng)過改進(jìn)的 PVST+協(xié)議在VLAN 1上運(yùn)行的是普通STP協(xié)議, 在其他 VLAN 上運(yùn)行 PVST協(xié)議。PVST +協(xié)議可以與 STP/RSTP互通，在 VLAN 1 上生成樹狀態(tài)按照 STP 協(xié)議計算。在其他 VLAN 上，普通交換機(jī)只 會把 PVST BPDU 當(dāng)作多播報文按照 VLAN 號進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。由于每個 VLAN 都有一棵獨(dú)立的生成樹，單生成樹的種種缺陷都被克服

9、 了。同時， PVST 帶來了新的好處，那就是二層負(fù)載均衡。四、 MISTP/MSTP 協(xié)議（ 802.1s）多實(shí)例生成樹協(xié)議 MISTP(Multi-Instance Spanning Tree Protoco)l 定義了 “實(shí) 例”(Instanee)的概念。簡單的說，STP/RSTP是基于端口的，PVST/PVST +是 基于 VLAN 的，而 MISTP 就是基于實(shí)例的。所謂實(shí)例就是多個 VLAN 的一 個集合，通過多個 VLAN 捆綁到一個實(shí)例中去的方法可以節(jié)省通信開銷和資源 占用率。在使用的時候可以把多個相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 VLAN 映射到一個實(shí)例里， 這些 VLAN 在端口上轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)

10、將取決于對應(yīng)實(shí)例在 MISTP 里的狀態(tài)。值得注意的是 網(wǎng)絡(luò)里的所有交換機(jī)的 VLAN 和實(shí)例映射關(guān)系必須都一致， 否則會影響網(wǎng)絡(luò)連 通性。為了檢測這種錯誤， MISTP BPDU 里除了攜帶實(shí)例號以外，還要攜帶實(shí)例 對應(yīng)的 VLAN 關(guān)系等信息。MISTP協(xié)議不處理 STP/RSTP/PVST BPDU，所以 不能兼容STP/RSTP協(xié)議，甚至不能向下兼容 PVST/PVST +協(xié)議，在一起組網(wǎng) 的時候會出現(xiàn)環(huán)路。為了讓網(wǎng)絡(luò)能夠平滑地從PVST+模式遷移到 MISTP模式， Cisco 在交換機(jī)產(chǎn)品里又做了一個可以處理 PVST BPDU 的混合模式 MISTP-PVST +。網(wǎng)絡(luò)升級的時候

11、需要先把設(shè)備都設(shè)置成MISTP-PVST +模式，然后再全部設(shè)置成 MISTP 模式。MISTP 帶來的好處是顯而易見的。它既有 PVST 的 VLAN 認(rèn)知能力和負(fù) 載均衡能力，又擁有可以和 單生成樹 SST 媲美的低 CPU 占用率。不過，極差 的向下兼容性和協(xié)議的私有性阻擋了 MISTP 的大范圍應(yīng)用。MSTP 協(xié)議精妙的地方在于把支持 MSTP 的交換機(jī)和不支持 MSTP 交換 機(jī)劃分成不同的區(qū)域，分別稱作 MST 域和 SST 域。在 MST 域內(nèi)部運(yùn)行多實(shí) 例化的生成樹，在 MST 域的邊緣運(yùn)行 RSTP 兼容的內(nèi)部生成樹 IST( Internal Spanning Tree)。

12、MSTP設(shè)備內(nèi)部需要維護(hù)的生成樹包括若干個內(nèi)部生成樹1ST，個數(shù)和連接了多少個 SST 域有關(guān)。另外，還有若干個多生成樹實(shí)例 MSTI (MultIPle Spanning Tree Instanc確定的 MSTP生成樹，個數(shù)由配置了多少個實(shí)例決定。MSTP 相對于之前的種種生成樹協(xié)議而言，優(yōu)勢非常明顯。 MSTP 具有 VLAN 認(rèn)知能力，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，可以實(shí)現(xiàn)類似 RSTP 的端口狀態(tài)快速切 換，可以捆綁多個 VLAN 到一個實(shí)例中以降低資源占用率。最難能可貴的是 MSTP 可以很好地向下兼容 STP/RSTP 協(xié)議。而且， MSTP 是 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議， 推廣的阻力相對小得多。可

13、見，各項(xiàng)全能的 MSTP 協(xié)議能夠成為當(dāng)今生成樹發(fā)展的一致方向是當(dāng)之無 愧的。不得用于商業(yè)用途僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r StUFoesphung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.to員bko gA.nrogeHKO TOpMenob3ymoiflCH6yHeHuac egoB u HHuefigoHMucno 員 B3OBaTbCEb KOMMepqeckuxqe 員 ex.以下無正文僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommeten Zwecken