交换技术：构建全新生成树

【交换技术：构建全新生成树】有关生成树、RSTP和MSTP的具体信息，请阅读以下白皮书：;;
·配置生成树;;
·了解快速生成树协议802.1w;;;;;;
·了解多生成树协议802.1s
功能强大、可靠的网络
络中，路由协议不可用，生
扑结构，提供了冗余连接，
50秒内就可以恢复一个链接
这种停机还是可接受的，但
。
需要有效地传输流量，提供冗余
成树协议通过从网格化物理拓扑
消除了数据流量环路的威胁。原
故障[融合时间=(2xForward_Del
是当前的要害任务应用(如语音
和故障快速恢复功能。在第二层网
结构而构建一个无环路逻辑转发拓
始生成树协议 IEEE 802.1D通常在
ay) Max_Age] 。当设计此协议时，
和视频)却要求更快速的网络融合
为加速网络融合并解决
IEEE委员会开发了两种新标
802.1s中定义的多生成树协
与生成树和虚拟LAN(VLAN)交互
准：在IEEE 802.1w中定义的快
议(MST) 。
相关的地址可扩展性限制的问题，
速生成树协议(RSTP)和在IEEE
本文介绍了802.1w和80
议移植准则建议。
2.1s的主要特性、与传统生成树
协议的互操作性，并提供了一些协
IEEE 802.1w快速生成树协议
IEEE意识到原始802.1D生成树协议的
，为此设计了一种全新的802.1w快速生成
802.1w RSTP的特点是将许多思科增值生
Uplinkfast和Backbonefast 。(浏览这些
桥握手机制取代802.1D根网桥中定义的计
交换机端口(网桥端口)或整个LAN的快速
保留的标志，RSTP改变了拓扑结构的保留
计时器主要成为冗余设备，目前主要用于
融合特性与现代化的交换网络和应用相比是有差距的
树协议(RSTP)，以解决802.1D的融合问题。IEEE
成树扩展特性融入原始802.1D中，如Portfast、
思科特性的具体信息)通过利用一种主动的网桥到网
时器功能，IEEE 802.1w协议提供了交换机(网桥)、
故障恢复功能。通过将生成树"hello"作为本地链接
方式。这种做法使原始802.1D fwd-delay和max-age
备份，以保持协议的正常运营。
除了下面章节中列举的新概念外，RS
个网桥每次"hello time"都会生成BPDU，
保留信息的作用。假如一个网桥未能从相
从而实现更快速的故障检测和融合。
TP引入了新的BPDU处理和新的拓扑结构变更机制。每
即使它不从根网桥接收时也是如此。BPDU起着网桥间
邻网桥收到BPDU，它就会认为已与该网桥失去连接，
在RSTP中，拓扑结构变
阻塞状态，不会像802.1D一
于802.1D，它减少了数据的
802.1D TCN的接收使网桥将
影响。相形之下，RSTP则通
所有内容，优化了该流程。
的溢出量。
更只在非边缘端口转入转发状态
样引起拓扑结构变更。802.1w的
溢流。在802.1D中，TCN被单播
转发表中的所有内容快速失效，
过明确地告知网桥，溢出除了经
TCN行为的这一改变极大地降低

时发生。丢失连接--例如端口转入
拓扑结构变更通知(TCN)功能不同
至根网桥，然后组播至所有网桥。
而无论网桥转发拓扑结构是否受到
由TCN接收端口了解到的内容外的
了拓扑结构变更过程中，MAC地址
端口作用
RSTP在端口状态(转发或阻塞流量)和
明确的划分。除了从802.1D沿袭下来的根
图1)：
端口作用(是否在拓扑结构中发挥积极作用)间进行了
端口和指定端口定义外，还定义了两种新的作用(见

图1
· 备份端口--用于指
个以上连接，或2个端口通
定端口到生成树树叶的路径的备
过点到点链路连接为环路时存在
份，仅在到共享LAN网段有2个或2
· 替代端口--提供了替代当前根端口所提供路径、到根网桥的路径
这些RSTP中的新端口实
中具体解释了此过程。
现了在根端口故障时替代端口到
转发端口的快速转换。下面的例子
端口状态
端口的状态控制转发和学习过程的运行。;;
RSTP定义了3种状态：
而替代或备份端口不参与主
和备份端口则处于放弃状态
放弃、学习和转发。根或指定端
动拓扑结构。在稳定的网络中，
。
口在拓扑结构中发挥着积极作用，
根和指定端口处于转发状态，替代
快速融合概述
如前所述，RSTP 旨在尽快地将根端
转成阻塞状态。为防止生成转发环路，RS
用在网络中分配的一致性。
口和指定端口转成转发状态，以及将替代和备份端口
TP在网桥间采用了明确的"握手"功能，以确保端口作

图2
图2介绍了将端口转换成转发前达成
为处于放弃状态的指定端口。
的协定/建议握手。当链接激活时，"P1"和"P2"都成
在这种情况下，"P1"将
交换机有较优根成本。因为
状态前，会先启动同步机制
或连接到终端工作站)，该
向交换机A发送一个建议BPDU 。
BPDU包含较高的根优先级，交换
。假如一个端口处于阻塞状态或
端口与根信息同步。
收到新BPDU后，交换机A将确认根
机A在将新的根端口"P2"转入转发
是一个边缘端口(位于网桥LAN边缘
端口3("P3")已满足上
。但是，"P4"是一种指定端
会承认从前从根接收的建议
机将立即将"P1"转入转发。
述要求，因为它已经是阻塞的。
口，需要阻塞。一旦交换机A上
，并可以安全地转入转发状态。
建议/协定信息的类似传送波将
因此，不会对该端口采取任何行动
的所有接口处于同步状态，"P2"就
在收到交换机A的认可后，根交换
从"P4"传播至网络枝叶部分。
由于这种握手机制不依靠计时器，因
后迅速恢复连接。假如协定并未复制建议
序转入转发状态。需要说明的是，802.1w
802.1w协议将转换成802.1D运行。
此它可以快速地传播至网络边缘，并在拓扑结构变更
信息，端口会转换成802.1D模式，并通过传统听学顺
协议只适用于点到点链接。在媒体共享的情况下，
多生成树协议
在Cisco MISTP[多实例
同的实例，并且每实例只运
例的相关性，802.1s引入了
母数字式配置名、一个配置
相关联。作为公共MST区域
，配置属性不同的交换机会
生成树协议]的推动下，MST通过
行一个(快速)生成树，从而改进
MST区域概念。每台运行MST的交
修订号和一个4096部件表，它与
的一部分，一组交换机必须共享
被视为位于不同的区域。
将一些基于VLAN的生成树汇聚入不
了RSTP的可扩展性。为确定VLAN实
换机都拥有单一配置，包括一个字
潜在支持某个实例的各4096 VLAN
相同的配置属性。重要的是请记住
为确保一致的VLAN实例
中。交换机必须了解它们是
，以及修订号和名称。当交
比较。为避免出现生成树环
的端口就会被公布为边界端

映射，协议需要识别区域的边界
否像邻居一样位于同一区域，因
换机接收到BPDU后，它会提取摘
路，假如两台交换机在BPDU中所
口。
。因此，区域的特征都包括在BPDU
此会发送一份VLAN实例映射表摘要
要，并将其与自身的计算结果进行
接收的参数不一致，负责接收BPDU
IEEE 802.1s引入了IST(内部生成树)
区域内的802.1D单一生成树。IST连接所
域的虚拟网桥。MST实例(MSTI)是一种仅
无须额外配置。不同于IST的是，MSTI在
传统和PVST 交换机互操作。思科实施定
802.1s则支持一个IST和63个MSTI 。
概念和MST实例。IST是一种RSTP实例，它扩展了MST
有MST网桥，并从边界端口发出、作为贯穿整个网桥
存在于区域内部的RSTP实例。它可以缺省运行RSTP，
区域外既不与BPDU交互，也不发送BPDU 。MST可以与
义了16种实例：一个IST(实例0)和15个MSTI，而
与传统生成树的互操作性
RSTP和MSTP都能够与传
融合优势就会失去。
统生成树协议互操作。但是，当
与传统网桥交互时，802.1w的快速
为保留与基于802.1D网桥的向后兼容
BPDU 。假如收到了802.1D BPDU，端口会
中，交换机A上的"P4"一旦在至少两倍的"
PVSTBPDU 。要说明的是，假如PVST 网
更，需要人工重启协议移植。
性，IEEE 802.1s网桥在其端口上接听802.1D格式的
采用标准802.1D行为，以确保兼容性。例如，在图3
hello time"中检测到PVSTBPDU，它就会发送
桥从网络中删除后，交换机A就无法发现拓扑结构变

图3
图3介绍了应用于VLAN
IST和MST #2的根交换机驻
有IST BPDU是如此。通过在
。然后，PVST 域接收IST上
机B是IST的根。)
2000的转发拓扑结构，它映射至
留于RSTP/MSTP区域内。MSTI BP
PVST 域所有现用VLAN上复制IST
发送的BPDU，并选择交换机B作
RSTP/MSTP区域中的MST #2 。用于
DU并未发送至边界端口"P4"外，只
P BPDU，MST区域模拟了PVST 邻居
为VLAN 2000的根交换机(注：交换
假如PVST 域中出现拓
(TCN)BPDI将由IST在MST域
误配置，强烈建议为MST域
扑结构变更，在传统云中生成的
中处理，不致影响MST转发拓扑
中的PVST 实例(即IST根)配置根
相应的拓扑结构变化通知
结构。为了避免可能导致环路的错
交换机。
主要定义
IEEE 802.1D--IEEE建议，在整个第
拟LAN(VLAN)感知功能，因此转发拓扑结
计算开支的角度是可扩展的，但在配置多
。
二层域中定义单一无环路拓扑结构。由于802.1D无虚
构是唯一的，独立于网络中现用的VLAN 。这种方案从
个VLAN的情况下，无法为冗余链接提供负载均衡功能
PVST --思科生成树为
VLAN拥有不同的转发链接，
(BPDU)是根据各个VLAN生成
每个VLAN构建了一个不同的逻辑
实现了负载均衡，但它却是CPU
并处理的。
拓扑结构。这种方案通过答应每个
密集型的--网桥协议数据单元
CHIARA REGALE是思科城域以太网部
决方案设计和修正工作。从意大利Polite
Regale加盟Cisco Catalyst 6000生成树
性能。她的联系方式为chiara@cisco.com
置，请参考Packet Online 。
的技术营销工程师。她主要从事城域以太网领域的解
cnico of Turin获得电信工程理学硕士学位后，
协议开发团队，负责设计和实施特性，以改进生成树
。有关一些交换机转发拓扑结构的移植策略和样本配