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
　　·了解多生成树协议802.1s
　　为加速网络融合并解决与生成树和虚拟LAN(VLAN)交互相关的地址可扩展性限制的问题，IEEE委员会开发了两种新标准：在IEEE 802.1w中定义的快速生成树协议(RSTP)和在IEEE 802.1s中定义的多生成树协议(MST)。
　　IEEE 802.1w快速生成树协议 　　IEEE意识到原始802.1D生成树协议的融合特性与现代化的交换网络和应用相比是有差距的，为此设计了一种全新的802.1w快速生成树协议(RSTP)，以解决802.1D的融合问题。IEEE 802.1w RSTP的特点是将许多思科增值生成树扩展特性融入原始802.1D中，如Portfast、Uplinkfast和Backbonefast。(浏览这些思科特性的具体信息)通过利用一种主动的网桥到网桥握手机制取代802.1D根网桥中定义的计时器功能，IEEE 802.1w协议提供了交换机 (网桥)、交换机端口(网桥端口)或整个LAN的快速故障恢复功能。通过将生成树"hello"作为本地链接保留的标志，RSTP改变了拓扑结构的保留方式。这种做法使原始802.1D fwd-delay和max-age计时器主要成为冗余设备，目前主要用于备份，以保持协议的正常运营。
　　在RSTP中，拓扑结构变更只在非边缘端口转入转发状态时发生。丢失连接 --例如端口转入阻塞状态，不会像802.1D一样引起拓扑结构变更。802.1w的拓扑结构变更通知(TCN)功能不同于802.1D，它减少了数据的溢流。在802.1D中，TCN被单播至根网桥，然后组播至所有网桥。802.1D TCN的接收使网桥将转发表中的所有内容快速失效，而无论网桥转发拓扑结构是否受到影响。相形之下，RSTP则通过明确地告知网桥，溢出除了经由TCN接收端口了解到的内容外的所有内容，优化了该流程。TCN行为的这一改变极大地降低了拓扑结构变更过程中，MAC地址的溢出量。
端口作用 　　RSTP在端口状态(转发或阻塞流量)和端口作用(是否在拓扑结构中发挥积极作用)间进行了明确的划分。除了从802.1D沿袭下来的根端口和指定端口定义外，还定义了两种新的作用：
　　· 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
　　端口状态
　　RSTP定义了3种状态：放弃、学习和转发。根或指定端口在拓扑结构中发挥着积极作用，而替代或备份端口不参与主动拓扑结构。在稳定的网络中，根和指定端口处于转发状态，替代和备份端口则处于放弃状态。
快速融合概述 　　如前所述，RSTP 旨在尽快地将根端口和指定端口转成转发状态，以及将替代和备份端口转成阻塞状态。为防止生成转发环路，RSTP在网桥间采用了明确的"握手"功能，以确保端口作用在网络中分配的一致性。
　　在这种情况下，"P1"将向交换机A发送一个建议BPDU。收到新BPDU后，交换机A将确认根交换机有较优根成本。因为BPDU包含较高的根优先级，交换机A在将新的根端口"P2"转入转发状态前，会先启动同步机制。如果一个端口处于阻塞状态或是一个边缘端口(位于网桥LAN边缘或连接到终端工作站)，该端口与根信息同步。
　　由于这种握手机制不依赖计时器，因此它可以快速地传播至网络边缘，并在拓扑结构变更后迅速恢复连接。如果协定并未复制建议信息，端口会转换成 802.1D模式，并通过传统听学顺序转入转发状态。需要说明的是，802.1w协议只适用于点到点链接。在媒体共享的情况下，802.1w协议将转换成 802.1D运行。|||
多生成树协议 　　在Cisco MISTP[多实例生成树协议]的推动下，MST通过将一些基于VLAN的生成树汇聚入不同的实例，并且每实例只运行一个(快速)生成树，从而改进了 RSTP的可扩展性。为确定VLAN实例的相关性，802.1s引入了MST区域概念。每台运行MST的交换机都拥有单一配置，包括一个字母数字式配置名、一个配置修订号和一个4096部件表，它与潜在支持某个实例的各4096 VLAN相关联。作为公共MST区域的一部分，一组交换机必须共享相同的配置属性。重要的是请记住，配置属性不同的交换机会被视为位于不同的区域。
　　IEEE 802.1s引入了IST(内部生成树)概念和MST实例。IST是一种RSTP实例，它扩展了MST区域内的802.1D单一生成树。IST连接所有 MST网桥，并从边界端口发出、作为贯穿整个网桥域的虚拟网桥。MST实例(MSTI)是一种仅存在于区域内部的RSTP实例。它可以缺省运行RSTP，无须额外配置。不同于IST的是，MSTI在区域外既不与BPDU交互，也不发送BPDU。MST可以与传统和PVST+交换机互操作。思科实施定义了 16种实例：一个IST(实例0)和15个MSTI，而802.1s则支持一个IST和63个MSTI。
与传统生成树的互操作性 　　RSTP和MSTP都能够与传统生成树协议互操作。但是，当与传统网桥交互时，802.1w的快速融合优势就会失去。
　　介绍了应用于VLAN 2000的转发拓扑结构，它映射至RSTP/MSTP区域中的MST #2。用于IST和MST #2的根交换机驻留于RSTP/MSTP区域内。MSTI BPDU并未发送至边界端口"P4"外，只有IST BPDU是如此。通过在PVST+域所有现用VLAN上复制ISTP BPDU，MST区域模拟了PVST+邻居。然后，PVST+域接收IST上发送的BPDU，并选择交换机B作为VLAN 2000的根交换机(注：交换机B是IST的根。)
　　主要定义
　　PVST+--思科生成树为每个VLAN构建了一个不同的逻辑拓扑结构。这种方案通过允许每个VLAN拥有不同的转发链接，实现了负载均衡，但它却是CPU密集型的--网桥协议数据单元(BPDU)是根据各个VLAN生成并处理的。