MSTP基础概念

前面我们大致了解了MSTP的由来，是为了解决STP/RSTP只有一根生成树导致的VLAN流量负载分担与次优路径问题，了解MSTP采用实例映射VLAN的方式实现多实例生成树，MSTP有很多的理论概念需要知道，其实与其它的知识一样理论复杂配置还好的吧。今天继续学习MSTP的一些基础知识。

## 一、MSTP的端口角色
MSTP中定义的所有端口角色包括：**根端口**、**指定端口**、**Alternate端口**、**Backup端口**、**Master端口**、**域边缘端口**和**边缘端口**。

![MSTP端口1](/media/202410/2024-10-23_140014_6010100.5173705418868558.png)

![MSTP端口2](/media/202410/2024-10-23_140030_2498350.9512255263537779.png)

![MSTP端口3](/media/202410/2024-10-23_140043_7425320.1520244575884664.png)

| **端口角色**  | **说明**                                                     |
| ------------- | ------------------------------------------------------------ |
| 根端口        | 在非根桥上，离根桥最近的端口是本交换设备的根端口。根端口负责向树根方向转发数据。 |
| 指定端口      | 对一台交换设备而言，它的指定端口是向下游交换设备转发BPDU报文的端口。 |
| Alternate端口 | 从配置BPDU报文发送角度来看，Alternate端口就是由于学习到其它网桥发送的配置BPDU报文而阻塞的端口。从用户流量角度来看，Alternate端口提供了从指定桥到根的另一条可切换路径，作为根端口的备份端口。 |
| Backup端口    | 从配置BPDU报文发送角度来看，Backup端口就是由于学习到自己发送的配置BPDU报文而阻塞的端口。从用户流量角度来看，Backup端口作为指定端口的备份，提供了另外一条从根节点到叶节点的备份通路。 |
| Master端口    | Master端口是MST域和总根相连的所有路径中最短路径上的端口，它是交换设备上连接MST域到总根的端口。Master端口是域中的报文去往总根的必经之路。Master端口是特殊域边缘端口，Master端口在CIST上的角色是Root Port，在其它各实例上的角色都是Master端口。 |
| 域边缘端口    | 域边缘端口是指位于MST域的边缘并连接其它MST域或SST的端口。    |
| 边缘端口      | 如果指定端口位于整个域的边缘，不再与任何交换设备连接，这种端口叫做边缘端口。边缘端口一般与用户终端设备直接连接。 |

前面4个与STP/RSTP一致，Master端口是MST域到总根距离最近的端口，域边缘端口是连接MST域间的端口，边缘端口与RSTP一致，与终端直连的设备，不参与MSTP计算。

## 二、MSTP的端口状态
MSTP定义的端口状态与RSTP协议中定义相同:
- Forwarding状态：端口既转发用户流量，学习MAC地址，又接收/发送BPDU报文。
- Learning状态：过渡状态，端口接收/发送BPDU报文，不转发用户流量但是学习MAC地址。
- Discarding状态：端口只接收BPDU报文，不转发用户流量也不学习MAC地址。

| MSTP端口状态 | 端口在拓扑中的角色                                      |
| ---------------- | ------------------------------------------------------------ |
| Forwarding       | 包括根端口、指定端口、Master端口、域边缘端口                 |
| Learning         | 包括根端口、指定端口、Master端口、域边缘端口                 |
| Discarding       | 包括根端口、指定端口、Master端口、域边缘端口、Alternate端口、Backup端口 |

继承了RSTP简单的端口状态描述。

## 三、MSTP报文

MSTP使用MST BPDU（Multiple Spanning Tree Bridge Protocol Data Unit，多生成树桥协议数据单元）作为生成树计算的依据。

MST BPDU报文用来计算生成树的拓扑、维护网络拓扑以及传达拓扑变化记录。

![MSTP报文](/media/202410/2024-10-23_140103_8362980.4040318181046374.png)

主要字段说明：
1、**Protocol ID** : STP，协议标识符2字节。

2、**Protocol Version ID** :3 表示MSTP。

| **版本** | **类型** | **名称** |
| -------- | -------- | -------- |
| 0        | 0x00     | 配置BPDU |
| 0        | 0x80     | TCN BPDU |
| 2        | 0x02     | RST BPDU |
| 3        | 0x02     | MST BPDU |

3、**BPDU 类型**

BPDU Type：1 Byte，表示BPDU报文类型，0x02表示MSTP的BPDU或者RSTP
- 0x00：STP的Configuration BPDU
- 0x80：STP的TCN BPDU（Topology Change Notification BPDU）
- 0x02：RST BPDU（Rapid Spanning-Tree BPDU）或者MST BPDU（Multiple Spanning-Tree BPDU）

4、**CIST Flags：** 1 Byte，CIST标志字段。

![Flags字段](/media/202410/2024-10-23_140119_7683550.6164024554177342.png)

CIST标志字段与RSTP标志字段完全一样.

5、**CIST Root Identifier**：8 Byte，CIST的总根交换设备ID。

CIST外部路径开销,是IST域根所属MST域到总根所属MST域的累计路径开销，类似于RSTP中的根路径开销，根据链路带宽计算.

6、**CIST External Path Cost**：4 Byte，CIST外部路径开销指从本交换设备所属的MST域到CIST根交换设备所属的MST域的累计路径开销。CIST外部路径开销根据链路带宽计算。

7、**CIST Regional Root Identifier**，8字节，CIST域根桥ID即IST域根桥ID，总根所属MST域的IST域根桥ID就是总根桥ID。

8、Hello时间等

![定时器时间](/media/202410/2024-10-23_140133_8199050.1569532090963296.png)

与RSTP大致相同。

9、MST配置

![字段概览](/media/202410/2024-10-23_140148_3590620.18050941920697794.png)

Configuration Name，32字节，MST域名。

缺省情况下华为交换机使用MSTP，如果想要深入了解报文可以在交换机进行抓包查看。

总结：学习了MSTP的端口角色，在RSTP的基础上由于使用多域与多实例增加了相关的端口角色，端口状态与RSTP一致。MSTP使用MST BPDU报文来标识，通过version和BPDU type区分。