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• 4.18 MSTP.pdf

STP/RSTP 都是"单生成树"（CST）—— 所有 VLAN 共享一棵树，无法做负载分担。思科 PVST 虽能按 VLAN 负载但 VLAN 过多资源消耗巨大。MSTP（802.1S）通过 Instance（实例） 映射多个 VLAN 到一棵生成树，兼顾负载与资源。

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1. 单生成树的痛点

协议	问题
STP / RSTP（CST）	所有 VLAN 共享一棵树 → 链路浪费、无法负载
PVST / Rapid PVST	每 VLAN 一棵树 → VLAN 超过 1000 个时资源消耗巨大

💡 MSTP 折衷方案

MSTP 把 一组 VLAN 映射到 一个 Instance，每个 Instance 独立算树。VLAN 数量再多，只要映射的 Instance 少，也能节省资源并实现负载分担。

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2. Instance 与 CST/IST/CIST

概念	含义
Instance 0	默认存在的"根本大树/原始大树"，映射所有 VLAN（不能删除）即 CST
Instance XX	把部分 VLAN 映射进去，独立算树
CST	Common STP，域间公共生成树 = Instance 0 的域间部分
IST	Internal STP，域内生成树 = Instance 0 的域内部分
CIST	Common & Internal STP = CST + IST，即 Instance 0 的完整树

转发路径判断流程：
1. VLAN 10 属于哪个 Instance？
2. 这个 Instance 的转发路径是什么？
3. → VLAN 10 转发路径就出来了

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3. MST Region（域）

3.1 同域三要素

所有交换机必须 同时满足以下 3 条 才算在同一个域（region）：

条件	层面	说明
相同的 VLAN 映射表	技术	Instance 与 VLAN 的映射关系
相同的 name	管理	域名
相同的 revision	管理	修订号

⚠️ 多域的由来

交换网络中 VLAN 配置不一致（某些交换机有特定 VLAN），导致 VLAN 映射表不同 → hash 不同 → 多域。

3.2 同域判定机制

收到 MSTP BPDU 后比较 MST 扩展中的 hash：

if hash 一致:
    then 同域 → 比较 IST 详细信息
else:
    多域 → 域间只能交互 CST（Instance 0），无法读取 MST 扩展详情

3.3 单域 vs 多域

类型	优点	缺点
单域	防环、冗余、最优路径、快速切换（RSTP）、负载	—
多域	上述 + 隔离（个性化选路）	域内最优，可能域间次优

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4. MSTP 配置流程

0. 划分 VLAN，配置成员接口
vlan batch 10 20 30 40
# 互联接口配 trunk/hybrid 及 vlan-list

1. 所有交换机配置 MSTP 域
stp mode mstp
stp region-configuration
 region-name hw
 revision-level 10
 instance 20 vlan 20 30
 active region-configuration

2. 针对不同 Instance 配主根/备份根
SW1:
 stp instance 0 root primary       # Instance 0 主根
 stp instance 20 root secondary     # Instance 20 备根
SW2:
 stp instance 20 root primary       # Instance 20 主根
 stp instance 0 root secondary      # Instance 0 备根

💡 负载分担思路

不同 Instance 让不同交换机做根，从而让不同 VLAN 走不同上行链路。SW1 做 Instance 0 的根，SW2 做 Instance 20 的根，映射到 Instance 0 的 VLAN 走一条上行链路，映射到 Instance 20 的 VLAN 走另一条，实现负载分担。

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5. MSTP 选路原则（7 步，单域）

顺序	字段	说明
1	CIST ROOT ID（总根 ID）	整网络最小的 BID
2	External RPC（外部 cost）	域间 cost，单域为 0
3	CIST Region ROOT ID（域根 ID）	单域中域根=总根
4	Internal RPC（内部 cost）	域内 cost（802.1T，千兆 20000）
5	Sender BID（发送方 BID）
6	PID（端口 ID）
7	本地 PID

💡 单域简化

在单域场景下，"总根 = 域根"，External RPC = 0，所以前 3 步退化为：先比总根 ID，再比内部 cost —— 等价于 RSTP 选路（RID → RPC → BID → PID → 本地 PID）。

但 多域 时必须依次比 7 步，先按总根和外部 cost 选域根，再在域内按内部 cost 算 IST。

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6. 多域选举机制

6.1 选举流程

1. 所有的 Instance 0 进行选举，BID 最小者为 CIST ROOT（总根）
   → 总根所在域 = "总根域"；总根既是总根又是域根

2. 非总根域要选举"域根"（Instance 0 的 CIST region root）
   → 域根 = 本域到总根域最优的"边界交换机"
   → 边界判定：收到 BPDU 的 hash 与自身不同 → 是边界
   → 边界选举原则：总根 ID → 外部 RPC → 域根 ID

3. 所有域在总根和域根的指导下，计算 IST（内部生成树）
   域内 IST 选路 7 步：
     1. 总根 ID
     2. 外部 cost
     3. 域根 ID
     =======以上是 CST======
     4. 内部 cost
     5. 发送方 ID
     6. 端口 ID
     7. 本地端口 ID

6.2 多域关键端口角色

端口	含义
Master Port（主端口）	域的边界上连总根域的端口，承担该域 Instance 对外转发流量
Master Bridge（主桥）	该域到总根最优的边界交换机

SW3 的 G0/0/22：
  - 在 Instance 0 上是根端口（RP）
  - 在 Instance 20 上是主端口（Master Port）
→ SW3 是 Instance 20 该域的主桥（Master Bridge）

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7. MSTP 全景对比

维度	CST(STP/RSTP)	PVST	MSTP
树的数量	1 棵	每 VLAN 1 棵	每 Instance 1 棵
负载分担	❌	✅	✅
VLAN 三千时	—	资源消耗大	节省资源
快速切换	RSTP ✅	Rapid PVST ✅	✅（沿用 RSTP）
域	无	无	有（region）

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8. 易混淆点与考前速记

对比项	结论
CST vs CIST	CST 是域间公共树；CIST = CST + IST 整体
Instance 0	默认存在不可删除，映射所有 VLAN = 根本大树
同域三要素	相同 VLAN 映射表 + 相同 name + 相同 revision
多域判定	比较 MST 扩展的 hash，一致则同域
MSTP 选路（单域）	退化到 5 步（总根、内部 cost、BID、PID、本地 PID）
MSTP 选路（多域）	7 步：总根 ID → 外部 RPC → 域根 ID → 内部 RPC → BID → PID → 本地 PID
Master Port	域的边界端口，承担 Instance 对外转发
负载分担	不同 Instance 用不同根，不同 VLAN 走不同链路

考前速记 7 条：

1. Instance 0 = 根本大树，映射所有 VLAN，不能删除
2. CIST = CST（域间）+ IST（域内）
3. 同域 3 要素：相同 VLAN 映射表 + name + revision
4. hash 一致 → 同域；hash 不同 → 多域，域间仅交互 CST
5. MSTP 单域选路 = 总根 ID → 内部 cost → BID → PID → 本地 PID
6. MSTP 多域选路 7 步：总根 ID → 外部 RPC → 域根 ID → 内部 RPC → BID → PID → 本地 PID
7. 不同 Instance 配不同根，实现 VLAN 负载分担