mstp协议原理详解

一、MSTP工作原理

MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。

基于SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间或POP间，还适合于大企事业用户驻地。而且即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司，以SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。所以，它将成为城域网主流技术之一。

这就要求SDH必须从传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台，即融合的多业务节点。举个形象的例子，SDH设备就好像是一座大桥，以前这座大桥只有一层，只能跑汽车（TDM业务），但后来因为交通需要，将大桥扩建为两层，除了跑汽车之外，还能跑火车（Ethernet业务和ATM业务），我们就称这样的大桥为MSTP平台。

MSTP的实现基础是充分利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，并对网络业务支撑层加以改造，以适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支持。即将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传送层一体化的SDH业务节点，称为融合的网络节点或多业务节点，主要定位于网络边缘。

二、MSTP多进程原理

1、公共链路的状态

如上图1所示，UPE1和UPE2之间的链路是二层链路，并运行MSTP协议。

UPE1和UPE2之间的公共链路和接入交换设备的链路不同在于：公共链路上的端口需要参与多个接入环和多个MSTP进程的计算，这样UPE1和UPE2之间的MSTP协议报文就需要能区分是来自哪个进程的MSTP协议报文。

此外，公共链路上的同一个端口同时参与多个MSTP进程的计算，多个MSTP进程中都会计算出端口状态，这样端口就可能同时存在多个状态，从而无法决定采用哪个生成树的状态。

对于上述情况，公共链路上的端口虽然参与多个MSTP进程的状态计算，但是只具有MSTP进程0的状态，从而不会影响其他MSTP进程。

设备启动后，设备默认存在ID为0的MSTP进程，系统视图和接口视图中的MSTP相关配置都属于此进程。

2、可靠性

如上图2所示，当交换设备构成的环上设备产生拓扑变化后，通过MSTP多进程的特性，UPE可以把TC报文洪泛到环上所有设备，同时可以保证一个交换设备构成的环的拓扑变化消息不会洪泛到其他交换设备环上，UPE1和UPE2及时刷新和本生成树相关端口的MAC和ARP表项，并且不影响其它的交换设备。

如上图3所示，如果UPE1和UPE2之间的公共链路故障，可能导致多个交换设备接入环路都会打开阻塞端口。

如果UPE1配置为最高优先级，UPE2配置为次高优先级，交换设备采用默认优先级或配置为更低优先级。当UPE1和UPE2之间链路发生故障后，交换设备上的（根端口替换端口）阻塞端口因不再收到高优先级报文而重新进行状态机计算，新计算的结果是成为指定端口，此时就会产生永久环路，如下图4所示。

为了解决接入环路之间形成环路问题，可部署以下特性解决。

1、UPE1和UPE2之间部署跨板Eth-Trunk。

在UPE1和UPE2之间的公共链路使用跨板Eth-Trunk，以提供高可靠性的链路，如下图5所示。

2、UPE1和UPE2之间部署根保护。

如果UPE1和UPE2之间所有的链路均出现故障，此时UPE1和UPE2之间部署的跨板Eth-Trunk也将不起作用，接入环路仍然会产生永久环路。为了解决上图4所示的永久环路故障，可通过部署根保护解决。

如上图6所示，以蓝色的交换设备环为例，UPE1配置为最高优先级，UPE2配置为次高优先级，交换设备环上的设备采用默认优先级或配置为更低的优先级，并在UPE2上配置根保护。

假设阻塞端口在S1上，当UPE1和UPE2之间的公共链路发生故障后，S1上的阻塞端口因不再收到高优先级BPDU报文而重新进行状态机计算，新计算的结果是该端口成为指定端口，同时和下游设备进行P/A协商。

当与UPE2直连的S1发送的更高优先级的BPDU报文到达UPE2的启动了根保护的端口后，该端口将被阻塞，因为后续会持续收到报文，所以该端口将一直处于阻塞状态。从而保证不会出现环路。