网工必知：有了 RSTP 为什么还需要 MSTP？
来源：网络技术联盟站
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STP（Spanning Tree Protocol），也就是802.1D，是最早用于防止网络循环的协议。它通过建立一个无环的网络拓扑来实现这一目标，确保数据包不会因为网络中的循环而无限制地传输。尽管STP非常有效，但它的收敛时间较长，网络恢复速度慢，这在现代网络中成为了一个明显的短板。
为了解决STP收敛速度慢的问题，IEEE推出了802.1w标准，即RSTP。RSTP大大减少了网络从故障中恢复的时间，提高了网络的稳定性和可靠性。它通过引入新的端口状态和角色，优化了BPDU（桥接协议数据单元）的处理方式，使得网络能够更快地响应拓扑变化。
尽管RSTP相比STP在收敛速度等方面有了显著的改进，但随着网络规模的持续扩大和业务需求的日益多样化，RSTP在某些场景下仍然显得力不从心。
1. 网络规模的扩大
随着企业和数据中心等网络环境变得越来越复杂，网络规模的扩大使得RSTP面临新的挑战。
复杂性增加
管理难度：在大型网络中，单一的RSTP实例管理所有的交换机和桥接设备，会使得网络管理变得异常复杂。 收敛时间：虽然RSTP提高了收敛速度，但在大规模网络中，任何拓扑变化所需的收敛时间仍可能导致服务中断。
比如一个大型企业的网络，包含数百台交换机，如果全部依赖单一的RSTP实例来管理，一旦发生拓扑变化，整个网络的稳定性和性能都可能受到影响。
2. 需求多样性
不同业务对网络的性能和可靠性有着不同的需求，而RSTP无法为不同的网络流量提供差异化的处理。
不同业务需求
优先级：一些关键业务需要更高的网络优先级和更快的恢复速度，而RSTP无法区分这些不同的需求。 资源分配：在资源有限的情况下，如何合理分配网络带宽成为一大挑战，RSTP无法为不同业务流量提供优化路径。
比如生产网络与办公网络在同一物理网络上运行，但它们对网络性能的需求完全不同。办公网络可能更注重访问互联网的速度，而生产网络则可能需要确保内部数据传输的稳定性和安全性。
3. 资源优化
在RSTP管理的网络中，由于其无法有效区分不同的业务流量，因此在资源利用上存在局限性。
带宽利用
单一拓扑：RSTP创建的是单一的网络拓扑，这意味着所有的流量都通过这一拓扑传输，无法做到按业务或需求优化路径，造成某些链路过载，而某些链路则闲置。
比如在一个使用RSTP的网络中，即使有多条物理路径可用，由于RSTP的限制，可能只有一条路径被用于数据传输，其他路径则处于阻塞状态，这就造成了网络资源的浪费。
MSTP
MSTP（802.1s）是一种网络协议，它在RSTP的基础上进一步发展，允许在一个物理网络中创建多个生成树实例（MSTI）。每个实例可以独立地为一个或多个VLAN服务。这意味着网络管理员可以根据不同VLAN的需求和流量模式，为它们配置最优化的路径，从而提高网络的灵活性、效率和性能。
MSTP的优势
多实例支持：MSTP的核心优势在于其支持创建多个生成树实例。通过将不同的VLAN映射到不同的MST实例，可以为每个VLAN群组定制专属的生成树，确保数据流按照最优路径传输。这一点对于大型企业或数据中心网络尤其重要，因为它们通常需要处理多种类型的流量，并且对网络性能有较高的要求。
负载均衡：通过为不同的VLAN配置不同的生成树实例，MSTP可以有效实现跨VLAN的负载均衡。这样，网络流量可以更均匀地分布在所有可用链路上，避免某些链路过载而其他链路空闲，从而最大化网络带宽的利用。
更好的网络规划与管理：MSTP提供了更细粒度的控制，使网络设计师可以根据业务需求和流量模式灵活地设计网络。同时，由于MSTP允许对不同的VLAN进行独立管理，这大大简化了网络的配置和维护工作，降低了运营成本。
MSTP配置步骤
配置MSTP涉及到定义多个MST实例，并将网络中的VLAN（虚拟局域网）映射到这些实例上。通过这种方式，不同的业务流量可以被隔离开来，按照不同的逻辑拓扑进行传输，从而优化网络资源利用和提升网络性能。
详细配置指南
定义MST配置名称和修订号：这确保网络中的所有设备使用相同的MST配置，以便它们能够互相识别并正确地组织MST实例。 创建MST实例：为每个需要独立管理的网络流量创建一个MST实例。 将VLAN映射到MST实例：根据业务需求和网络设计，将VLAN分配到不同的MST实例中。这一步是实现网络流量隔离和优化的关键。 配置实例优先级：为每个MST实例设置根桥优先级，以确定哪个交换机作为每个实例的根桥。 优化端口角色和路径成本：根据网络的实际布局和业务需求，调整端口角色和路径成本，以优化每个MST实例的数据传输路径。
配置优化建议
细化VLAN划分：根据业务类型和通信频率仔细规划VLAN，以实现更有效的流量隔离和优化。 均衡负载：通过合理分配VLAN到不同的MST实例，达到跨多个路径均衡负载的目的，避免某些链路过载而其他链路空闲。 定期审查和调整：随着网络环境和业务需求的变化，定期审查MST配置并进行必要的调整，以保持网络的最优性能。
MSTP的应用场景
MSTP特别适用于以下几种场景：
大型企业网络：在拥有数百甚至数千个VLAN的大型网络中，MSTP可以提供必要的灵活性和效率，确保不同业务流量的优化传输。 数据中心：数据中心内部流量复杂，对网络性能要求极高。MSTP通过为不同服务或应用配置独立的生成树实例，可以有效地支持数据中心的网络需求。 多租户环境：在云计算和虚拟化日益普及的背景下，多租户环境中的网络隔离和性能优化变得尤为重要。MSTP可以帮助实现这一目标，为每个租户提供定制化的网络服务。
RSTP与MSTP的实际应用比较
RSTP的应用场景
RSTP由于其简单性和快速收敛的特点，非常适合于规模较小、结构相对简单的网络环境。在这些环境中，网络的拓扑变化相对较少，VLAN的数量也不是很多，因此RSTP能够有效地满足需求。
例子：小型企业网络
假设一个小型企业的网络包含数十个交换机和几个VLAN。在这样的环境下，使用RSTP可以快速响应网络拓扑的变化，如链路故障或交换机重启，从而保证网络的稳定运行。由于VLAN数量较少，RSTP的单一生成树模型不会对网络性能产生显著的负面影响。
MSTP的应用场景
对于规模较大、结构复杂，或需要高度定制化网络路径的环境，MSTP则展现出其强大的优势。它通过支持多个生成树实例，允许网络管理员针对不同的VLAN或VLAN组配置优化的路径，从而实现负载均衡和提高网络效率。
例子：大型企业或数据中心
考虑一个大型企业的网络，或是一个数据中心，它们可能包含上百个VLAN和成百上千的交换机。在这样的网络中，流量模式复杂多变，对网络性能的要求极高。通过使用MSTP，网络管理员可以为关键业务流量配置专用的生成树实例，确保数据包通过最优路径传输，同时还可以为不同的服务等级或租户创建独立的网络环境，实现高效的网络资源利用和优化的服务质量。
负载均衡
在一个多链路网络环境中，MSTP可以通过将不同VLAN映射到不同的生成树实例，并通过不同的物理路径传输数据，来实现真正的负载均衡。这种方法可以避免某些链路过载而其他链路空闲的情况，充分利用网络资源，提高整体性能。
在选择RSTP还是MSTP时，网络规模、复杂度、业务需求和管理成本都是需要考虑的因素。对于那些追求快速部署、简化管理的小型网络，RSTP可能是更好的选择。而对于需要高度定制和优化的大型或复杂网络，尤其是那些对网络性能有严格要求的环境，MSTP无疑提供了更多的灵活性和效率。
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