淺論多生成樹（MSTP）協議應用
信息技術教學與研究
作者：林火焰
摘 要： 本文介紹了生成樹協議、快速生成樹協議和多生成樹協議原理，分析了環路交換網絡生成樹算法的收斂過程，總結了生成樹協議和快速生成樹協議的不足，進一步通過配置多生成樹案例，總結多生成樹的配置過程和要點。
關鍵詞： 生成樹 冗餘 負載均衡
當網絡設備或是鏈路出現故障和變動時，為了不讓網絡通訊出現明顯中斷，在園區網絡上存在一定的冗餘設計是有必要的。園區網的冗餘部署包含三個環節，分別是：設備級冗餘、鏈路級冗餘和網關級冗餘。
本文主要研究鏈路級冗餘中的多生成樹協議原理和應用技巧。我校每年都組織學生參加中職國賽項目“網絡搭建與應用”比賽，該項目中多生成樹協議正是必考點之一。我就教學中與競賽輔導中的關於多生成樹知識和配置技巧作論述。
一、為什麼使用多生成樹（MSTP）？
因為網橋不能隔離廣播所以不能形成環路，如果交換網絡中存在環路則會引起廣播風暴、多幀複製、MAC地址表抖動等問題。
但在實際的園區網中，為了使網絡可靠和穩定的運行，常常會把交換機連成環，以提供冗餘路徑。這就跟網橋不能成環的原則產生了矛盾。為了解決這一矛盾，我們應用生成樹技術消除環路。但是由於生成樹協議的缺陷，在實際工程應用中，往往會選用多生成樹技術。
多生成樹是一種理想的綜合專線網絡技術，它具有：①生成樹的主要功能——消除數據鏈路層物理環路和網絡冗餘備份；②繼承了快速生成樹的快速收斂特性，網絡收斂時間用戶幾乎感覺不到；③實現了二層流量的負載分擔，避免了冗餘線路的浪費。
二、多生成樹協議（MSTP）的原理與配置
（一）生成樹協議原理
生成樹協議是一種純二層協議，它通過STP算法，將特定的端口置於阻塞狀態，實現既沒有環路，又可以冗餘的網絡。
生成樹協議的兩個主要功能：①通過阻斷冗餘鏈路消除橋接網絡中可能存在的路徑回環。②當前活動路徑發生故障時，激活冗餘備份鏈路，恢複網絡連通性。
1.生成樹算法過程
初始，網橋所有的端口都處於監聽狀態（Listening），網橋之間互相傳遞配置消息（Config BPDU），根據配置消息的信息，通過下列幾個選舉措施避免環路。
①從所有網橋中選舉一個根橋。
規則總結：對比網橋BID，BID小的優先。BID由網橋優先級和網橋MAC地址組成。如果網橋優先級相同，就比對網橋MAC，MAC小的優先。網橋優先級默認32768，可設置為4096倍數。
②為每個非根橋選擇一個根端口。
非根橋的根端口為該端口到根橋的路徑是此網橋到根橋的最佳路徑。
規則總結：首先看到根橋的COST值，再看鄰居的BID，然後看對端端口的PID（由端口優先級和端口標識組成），以上規則值越小越優先。
③為每個網段中選取一個指定端口。
為每個物理段選出離根橋最近的那個網橋作為指定網橋，該指定網橋到該物理段的端口作為指定端口，負責所在物理段上的數據轉發。
規則總結：首先看到根橋的COST值，然後看網橋的BID，再看本端口PID。以上規則值越小越優先。
④阻塞非根、非指定端口，形成邏輯上無環路的拓撲結構。
根端口和指定端口進入學習狀態（learning），15s（轉發延遲）之後進入轉發狀態（Forwarding），並且同時接受轉發來自於根的BPDU，維護拓撲。其他的冗餘端口就處於阻塞狀態（Blocking）。