Flera Spanning Tree Protocol

Internetprotokollsvit
Applikationslager
Transportlager
Internetlager
Länklager

Multiple Spanning Tree Protocol ( MSTP ) och algoritm ger både enkel och fullständig anslutning tilldelad till ett givet virtuellt LAN (VLAN) genom ett överbryggat lokalt nätverk. MSTP använder BPDU:er för att utbyta information mellan spanning-tree-kompatibla enheter, för att förhindra loopar i varje MSTI (Multiple Spanning Tree Instances) och i CIST (Common and Internal Spanning Tree), genom att välja aktiva och blockerade vägar. Detta görs lika bra som i STP utan att behöva manuellt aktivera backuplänkar och bli av med växlingsfaran .

Dessutom tillåter MSTP ramar/paket tilldelade till olika VLAN att följa separata vägar, var och en baserad på en oberoende MSTI, inom MST-regioner som består av LAN och eller MST-bryggor. Dessa regioner och andra bryggor och LAN är anslutna till ett enda gemensamt spannträd (CST).

Historia och motivation

Det definierades ursprungligen i IEEE 802.1s som ett tillägg till 802.1Q , 1998 års utgåva och slogs senare samman till IEEE 802.1Q-2005 Standard, definierar tydligt en förlängning eller en utveckling av Radia Perlmans Spanning Tree Protocol (STP) och Rapid Spanning Trädprotokoll (RSTP). Det har vissa likheter med Cisco Systems Multiple Instances Spanning Tree Protocol (MISTP), men det finns vissa skillnader.

Den ursprungliga STP och RSTP fungerar på den fysiska länknivån och förhindrar bryggslingor när redundanta vägar finns. Men när ett LAN virtualiseras med VLAN-trunking, representerar varje fysisk länk flera logiska anslutningar. Blockering av en fysisk länk blockerar alla dess logiska länkar och tvingar all trafik genom de återstående fysiska länkarna inom spännträdet . Redundanta länkar kan inte användas alls. Dessutom, utan noggrann nätverksdesign, kan till synes redundanta länkar på fysisk nivå användas för att ansluta olika VLAN och blockering av någon av dem kan koppla bort ett eller flera VLAN, vilket orsakar dåliga sökvägar .

Istället ger MSTP ett potentiellt bättre utnyttjande av alternativa vägar genom att möjliggöra användningen av alternativa spännträd för olika VLAN eller grupper av VLAN.

Huvudsakliga enheter

Multiple Spanning Tree Instances (MSTI)

Olika spannande träd skapade av olika MSTI på samma fysiska layout.


Eftersom MSTP gör det möjligt att gruppera och mappa VLAN till olika spaning tree-instanser, finns det ett behov av att bestämma en grupp eller uppsättning av VLAN, som alla använder samma spann-träd, detta är vad vi lär känna som en MSTI. Varje instans definierar en enda vidarebefordranstopologi för en exklusiv uppsättning VLAN, däremot innehåller STP- eller RSTP-nätverk endast en enda spannträdsinstans för hela nätverket, som innehåller alla VLAN. En region kan inkludera:

  • Internal Spanning-Tree Instance (IST) : Standardförekomst av spannningsträd i valfri MST-region. Alla VLAN i denna IST-instans överensstämmer med en enda spännträdstopologi , vilket tillåter endast en vidarebefordranväg mellan två valfria noder. Den tillhandahåller också rotswitchen för alla VLAN-konfigurerade switchar som inte är specifikt tilldelade en MSTI.
  • Multiple Spanning Tree Instance (MSTI) : Till skillnad från IST omfattar denna typ av instans alla statiska VLAN som är specifikt tilldelade till den och måste åtminstone inkludera ett VLAN.

Medan varje MSTI kan ha flera VLAN, kan varje VLAN associeras med endast en MSTI .

MSTP-regioner

MSTI i olika regioner.

En uppsättning sammankopplade switchar som måste ha konfigurerat samma VLAN och MSTI, har också samma följande parametrar:

  • MST-konfigurationsnamn
  • Revisionsnivå
  • Configuration Digest: Mappning av vilket VLAN som är mappat till vilka MST-instanser.

En MSTI kan inte sträcka sig över MST-regioner på grund av dess inneboende lokalitet till en enda MST-region. Detta görs med ett identifieringsnummer för varje MSTI. För att uppnå uppgiften att tilldela varje brygga till en region, måste varje växel/brygga jämföra sina MST-konfigurationsidentifierare (formatväljare, regionnamn, revisionsnivå och konfigurationssammandrag), endera av dem representerar VLAN till MSTI-mappning för varje brygga.

Vanligt och internt spannträd (CST/CIST)

CIST driver länkar mellan regioner och till SST-enheter.

Vi kan särskilja två typer av konformaterade Spanning Trees i de olika nätverken som skapas av MSTP, dessa är:

  • Common Spanning Tree (CST): Administrerar anslutningen mellan MST-regioner, STP -LAN och RSTP -LAN i ett överbryggat nätverk.
  • Common Internal Spanning Tree (CIST): Identifierar regioner i ett nätverk och administrerar CIST-rotbryggan för nätverket, för varje region och för varje spännträdsinstans i varje region. Det är också den förinställda spaning tree-instansen av MSTP så att alla VLAN som inte är medlem i en viss MSTI kommer att vara medlem i CIST. Fungerar dessutom lika bra som spännträdet som löper mellan regioner och mellan MST-regioner och Single Spanning Tree (SST)-entiteter.

Rollen för Common Spanning Tree (CST) i ett nätverk, och Common and Internal Spanning Tree (CIST) som konfigurerats på varje enhet, är att förhindra loopar inom ett bredare nätverk som kan sträcka sig över mer än en MSTP-region och delar av nätverket körs i äldre STP- eller RSTP-läge.

MSTP Bridge Protocol Data Units (BPDU)

Huvudartikel: Bridge Protocol Data Unit

Dess huvudfunktion är att göra det möjligt för MSTP att välja sina rotbryggor för rätt CIST och varje MSTI. MSTP inkluderar all sin spännträdsinformation i ett enda BPDU-format. Det minskar inte bara antalet BPDU:er som krävs på ett LAN för att kommunicera spännträdsinformation för varje VLAN, utan det säkerställer också bakåtkompatibilitet med RSTP (och i praktiken även klassisk STP).

BPDUs allmänna format består av en gemensam generisk del -oktetterna 1 till 36- som är baserade på de som definieras i IEEE Standard 802.1D ,2004, följt av komponenter som är specifika för CIST -oktetterna 37 till 102. Komponenter specifika för varje MSTI läggs till till detta BPDUs datablock.

BPDU-tabellinformation och STP BPDU :er visar ett djupare resumé av MSTP BPDU-formatet och dessutom lite ytterligare information om hur detta objekt strukturerades i äldre eller olika versioner av detta protokoll som STP och RSTP, vilket bibehåller dess kompatibilitet.

MSTP-konfigurationsidentifiering

Om det finns en allokering av VID (VLAN ID) till en MST-region som skiljer sig inom de olika bryggorna som sammansätter den, kan ramar för vissa VID:er dupliceras eller till och med inte levereras till vissa LAN alls . För att undvika detta kontrollerar MST-bryggor att de allokerar VID:er till samma spännträd som deras angränsande MST-bryggor i samma region genom att sända och ta emot MST-konfigurationsidentifierare tillsammans med spännträdsinformationen. Dessa MST-konfigurationsidentifierare är, även om de är kompakta, utformade så att två matchande identifierare har en mycket hög sannolikhet att beteckna samma konfiguration även i frånvaro av någon stödjande hanteringspraxis för identifierartilldelning. Endera av dessa "objekt" innehåller följande:

  • Configuration Identifier Format Selector: Indikerar användningen som kommer att ges till följande komponenter.
  • Konfigurationsnamn
  • Revisionsnivå och konfigurationssammandrag: En 16B signatur HMAC - MD5-algoritmer skapade från MST-konfigurationstabellen.

Detta objekt är specifikt och unikt för MSTP, varken STP eller RSTP använder det.

Protokolldrift

MSTP konfigurerar för varje VLAN en aktiv topologi för enstaka spannträd på ett sätt att det finns minst en datarutt mellan två valfria slutstationer, vilket eliminerar dataslingor. Den specificerar olika "objekt" som gör att algoritmen kan fungera på ett korrekt sätt. De olika bryggorna i de olika VLAN:en börjar annonsera sin egen konfiguration till andra bryggor med hjälp av MST Configuration Identifier för att allokera ramar med givna VID:er (VLAN ID) till någon av de olika MSTI:erna. En prioritetsvektor används för att konstruera CIST, den förbinder alla bryggor och LAN i ett överbryggat LAN och säkerställer att vägar inom varje region alltid föredras framför vägar utanför regionen. Dessutom finns det en MSTI-prioritetsvektor, denna kompromissar med den nödvändiga informationen för att bygga upp en deterministisk och oberoende hanterbar aktiv topologi för en given MSTI inom varje region.

Dessutom väljer jämförelser och beräkningar gjorda av varje brygga en CIST-prioritetsvektor för varje port (baserat på prioritetsvektorer, MST-konfigurationsidentifierare och på en inkrementell vägkostnad som är associerad med varje mottagande port). Detta leder till att en brygga har valts som CIST-roten för det överbryggade LAN-nätverket; sedan flyttas en minimikostnadsväg till roten ut för varje brygga och LAN (och förhindrar därmed loopar och säkerställer full anslutning mellan VLAN). Därefter, i varje region, kommer bryggan vars lägsta kostnadsväg till roten inte går genom en annan brygga med samma MST Conf.ID att identifieras som sin regions CIST Regional Root. Omvänt identifieras varje brygga vars minimikostnadsväg till roten går genom en brygga som använder samma MST-konfigurationsidentifierare som att vara i samma MST-region som den bryggan.

Sammanfattningsvis kodar MSTP en del ytterligare information i sin BPDU angående regioninformation och konfiguration, vart och ett av dessa meddelanden förmedlar spännträdsinformationen för varje instans. Varje instans kan tilldelas flera konfigurerade VLAN, ramar (paket) tilldelade till dessa VLAN fungerar i denna spannträdsinstans närhelst de är inom MST-regionen. För att undvika att överföra hela sitt VLAN till kartläggning av spännträd i varje BPDU, kodar bryggor en MD5-sammandragning av deras VLAN till instanstabell i MSTP BPDU. Denna sammanfattning används sedan av andra MSTP-bryggor, tillsammans med andra administrativt konfigurerade värden, för att avgöra om den angränsande bryggan är i samma MST-region som den själv.

Portroller

Vanliga interna spannande trädportar

  • Rot: Ger den lägsta kostnadsvägen från bron till CIST -roten genom den regionala roten.
  • Designerad: Ger den lägsta kostnadsvägen från det anslutna LAN:et genom bryggan till CIST -roten.
  • Alternativ eller säkerhetskopiering: Ger anslutning om andra bryggor, bryggportar eller LAN misslyckas eller raderas.

Flera spannande trädinstansportar

  • Root: Tillhandahåller minimikostnadsvägen från bron till MSTI Regional Root.
  • Utsedda: Ger den lägsta kostnadsvägen från de anslutna LAN:en genom bron till den regionala roten.
  • Master: Ger anslutning från regionen till en CIST-rot som ligger utanför regionen. Bridge Port som är CIST Root-porten för CIST Regional Root är Master-porten för alla MSTI.
  • Alternativ eller säkerhetskopiering: Ger anslutning om andra Bridges, Bridges-portar eller LAN misslyckas eller raderas.

RSTP-kompatibilitet

MSTP är designad för att vara STP- och RSTP-kompatibel och interoperabel utan ytterligare operativa hanteringspraxis, detta beror på en uppsättning mätningar baserade på RSTP (klausul 17 i IEEE Std 802.1D, 2004 Edition) som avser att tillhandahålla kapaciteten för ramar som tilldelats olika VLAN, som ska sändas längs olika vägar inom MST-regioner.

Båda protokollen har olika problem gemensamt såsom: valet av CIST Root Bridge (den använder samma grundläggande algoritm, 17.3.1 av IEEE Std 802.1D, 2004 Edition, men med utökade prioriterade vektorkomponenter inom MST-regioner), urvalet av MSTI Root Bridge och beräkning av portroller för varje MSTI, är portrollerna som används av CIST desamma som de för STP och RSTP (med undantag för Master Port), och tillståndsvariablerna som är associerade med varje port.

På köpet delar de också några problem som till exempel: MSTP kan inte skydda mot tillfälliga slingor orsakade av sammankoppling av två LAN-segment av andra enheter än broarna som fungerar osynligt med avseende på stöd för broarnas MAC Intern underskiktstjänst.

För allt ovanstående kan man dra slutsatsen att MSTP är helt kompatibel med RSTP-bryggor, en MSTP BPDU kan tolkas av en RSTP-brygga som en RSTP BPDU. Detta tillåter inte bara kompatibilitet med RSTP-bryggor utan konfigurationsändringar, utan gör också att alla RSTP-bryggor utanför en MSTP-region ser regionen som en enda RSTP-brygga, oavsett antalet MSTP-bryggor i själva regionen.

Protokollkonfiguration

Det här avsnittet är huvudsakligen inriktat på att ge alla användare ett korrekt sätt att konfigurera ett MSTP-nätverk över Cisco-enheter.

Innan du konfigurerar MSTP

Se till att ha konfigurerat VLAN och ha associerat dem med switchportar, bestäm sedan: MSTP-regioner, revisionsnivå och instanser; vilka VLAN och switchportar som kommer att tillhöra vilka MSTI och, slutligen, vilka enheter vill du ska vara rotbryggor för varje MSTI.

Konfigurationsriktlinjer för MSTP

Enkel nätverkstopologi för MSTP-försök.
  1. Switchar måste ha samma MST-konfigurationsidentifieringselement (regionsnamn, revisionsnivå och VLAN till MSTI-mappning) för att vara i samma MST-region. När du konfigurerar flera MST-regioner för MSTP MSTI:er lokalt signifikanta inom en MST-region. MSTI kommer inte att sträcka sig från en region till en annan.
  2. Common and Internal Spanning Tree (CIST) är standardförekomsten av överspänningsträd för MSTP. Detta betyder att alla VLAN som inte är explicit konfigurerade till en annan MSTI är medlemmar i CIST.
  3. Programvaran stöder en enda instans av MSTP - algoritmen bestående av CIST och upp till 15 MSTI .

Ett VLAN kan bara mappas till en MSTI eller till CIST. Ett VLAN mappat till flera spännträd är inte tillåtet. Alla VLAN är mappade till CIST som standard. När ett VLAN väl har mappats till en specificerad MSTI tas det bort från CIST. För att undvika onödig STP-bearbetning kan en port som är ansluten till ett LAN utan andra bryggor/switchar anslutna, konfigureras som en kantport.


Ett exempel på hur man konfigurerar en enkel MSTP-topologi med tre switchar där en lager-två-åtkomstswitch bär fyra VLAN och har två upplänkar till två distributionsväxlar, finns här: MSTP Configuration Guide En bra konfigurationsvy, från ovan nämnda exemplet ska vara: 

 S3#  show spanning-tree mst 

 ##### MST0 vlans mappad: 1-19,21-39,41-4094 Bryggadress 000e.8316.f500 prioritet 32768 (32768 sysid 0) Rotadress 0013.c412.0f (0 sysid 0) port Fa0/13 sökväg kostnad 0 Regional rotadress 0013.c412.0f00 prioritet 0 (0 sysid 0) intern kostnad 200000 rem hops 19 Operationell hej tid 2, framåt fördröjning 15, max ålder 20, txholdcount 6 Configured hello tid 2, framåt fördröjning 15, max ålder 20, max hopp 20 Gränssnitt Roll Sts Kostnad Prio.Nbr Typ ---------------- ---- --- ----- ---------------------------------------------------- Fa0/13 Root FWD 200000 128.13 P2p Fa0/16 Altn BLK 200000 128.16 P2p ##### MST1 vlans mappad: 20,40 Bryggadress 000e.8316.f500 prioritet 32769 (32768 sysid 1) rotadress 1.3005 syf 1.3005 prioritet 1.3005 syf. ) port Fa0/16 kostnad 200000 rem hopp 19 Gränssnitt Roll Sts Kostnad Prio.Nbr Typ ---------------- ---- --- ---------- - ------- ------------------------------------ Fa0/13 Altn BLK 200000 128,13 P2p Fa0/16 Root FWD 200000 128,16 P2p

Tillägg

Alternative Multiple Spanning Tree Protocol (AMSTP)

Det första skellet i detta protokoll föreslogs i. AMSTP är en förenklad ett-trädsinstans som är rotad vid varje kantbrygga i kärnan till framåtriktade ramar.

Protokolldrift

För att ställa in dessa träd förlitar sig AMSTP på ett grundläggande träd som kommer att användas för att erhålla instanser (som kallas Alternate Multiple Spanning Tree Instances – AMSTI), tills en av dem byggs per switch för nätverket. Processen som tillämpas för att bygga upp huvud-/grundträdet är densamma som i RSTP. Sammanfattningsvis måste först en brygga väljas som rotbrygga (detta görs genom att sända ut BPDU:er från varje switch på nätverket med jämna mellanrum, varje "Hello Time", och välja lägsta Bridge ID). Sedan kommer varje switch att beräkna och beräkna dess kostnad för rotbryggan och efteråt måste rotportarna väljas genom att välja den som får den bästa BPDU, det vill säga den som tillkännager lägsta vägkostnad till rotbryggan.

BPDUs

Huvudartikel: Bridge Protocol Data Unit

AMSTP BPDUs använder samma lokala multicast-protokolladresser som STP och har en struktur som liknar MSTP BPDUs eftersom båda består huvudsakligen av en grundläggande BPDU och flera AM-Records, vilket möjliggör full-bakåtkompatibilitet med RSTP- och STP-standardprotokoll. Var och en av AM-posterna innehåller data som används för att förhandla fram en specifik trädinstans (AMSTI). Varje ABridge, utom den valda rotbryggan, skapar ett AM-Record för sina egna spannträd-instanser. De används av anslutna portar på angränsande switchar för att förhandla om övergångarna för varje trädinstans med en förslags-/avtalsmekanism.

FÖRKORTAR


Detta protokoll, utvecklat i betonar i termer av effektivitet i nätverksanvändning och sökvägslängd. Det är huvudorsaken till att den använder AMSTP, en förenklad och självkonfigurerande version av MSTP-protokollet. Förkortningar kan beskrivas som en hierarki i två nivåer av lager-två-switchar där nätverksöar som kör oberoende protokoll för snabböverspänningsträd kommunicerar genom en kärna som bildas av örotbryggor (ABridges). Som det har nämnts är det fokuserat på effektivitet, detta beror på förmågan hos AMSTP att tillhandahålla optimala vägar i kärnnätet och användningen av RSTP för att effektivt aggregera trafiken på öarnas nätverk. Dess konvergenshastighet är lika snabb som RSTP och MSTP.

Arkitektur

Två-lagers nätverksförslag för ABridges.

I syfte att förbättra egenskaperna hos Abridges-protokollet föreslås en hierarkisk länklagerinfrastruktur i två nivåer där segmentering utförs vid länklager. Kärnan kommer i första hand att bestå av Abridges (broar som använder en implementering av AMSTP) och kommer att övervaka anslutningen av bladaccessnätverk som kallas "åtkomstskikt". Dessutom kommer vart och ett av dessa accessnätverk, även kallade öar, att vara ett lager-två-undernätverk som använder STP kopplat till en eller flera Abridges.

Protokolldrift

Inuti varje ö eller accessnätverk väljs en bro automatiskt för att bete sig som rotbron, denna bro kommer att fungera som en gateway, vilket möjliggör vidarebefordran av ramar från kärnan till en ö och omvänt. Bara en Abridge kommer att utföra dessa gateway-funktioner, även om många kan vara anslutna. Kommunikation mellan 802.1D-bryggor och mellan vanliga 802.1D-bryggor och ABridges kräver inte punkt-till-punkt-anslutningar.

Den ABridge som tar emot en ARP- ram från en ö-värd får ön där destinationen är belägen genom att fråga en ARP-server där värden tidigare var registrerad av dess ö ABridge. Denna server lagrar IP till MAC-mappningen och ön ABridge ID. ARP-servrarna fördelar sin belastning baserat på lika resultat av kort hashning av IP-adresserna som serveras. Kärnan konfigureras själv och driften är transparent för alla värdar och standardswitchar på öar.

Förkortar funktionalitet

ABridges består av tre grundläggande funktionsmoduler, som kan återupptas i:

  • STD Bridge: Utför standard överbryggningsfunktioner med noderna på sin ö. Åtkomstfunktionaliteten finns på åtkomstportarna i denna modul, som har ett likvärdigt beteende som en standardbrygga som fungerar som en rotbrygga.
  • AMSTP-routing: Leder ramar mellan Abridges och gatewayen. Den har kärnportar, var och en av dem sammankopplade ABridges, som lär sig rotbrygga-ID från de mottagna AMSTP BPDU:erna och lagrar denna information i en databas, känd som "Forwarding Database".
  • GateWay: Sammankopplar de ovan nämnda modulerna.

Abridges kommer att konfigurera var och en av sina portar för att vara en del av antingen kärnan eller av en ö. Denna portsjälvkonfiguration görs med mycket enkla bestämmelser: om en port inte är ansluten till en annan Abridge med hjälp av en punkt-till-punkt-länk kommer att göra sig själv en åtkomstport; å andra sidan är portar direkt anslutna till en annan Abridge konfigurerade som kärnportar. Denna automatiska konfigurationsmekanism är ganska lik den som används i RSTP.

ARP och ABridge upplösning

Som alla lager-två-baserade protokoll använder ABridges ARP-sändningar för att erhålla länklageradressen som är kopplad till en IP-adress på samma LAN eller VLAN. Det är huvudorsaken till att undvikande av översvämningar är en fråga av högsta prioritet; för att begränsa denna sändningstrafik, rekommenderas användning av distribuerade belastningar ARP-servrar, även om användningen inte är obligatorisk.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Multiple_Spanning_Tree_Protocol&oldid=1072822528 "