一个面向企业的MSTP网络的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

随着通信种类的逐渐增多,企业的信息业务种类也在逐渐增多,对网络的承载需求也在增加，因此在企业的交换网络中，为了提高整个网络的可靠性，消除单点失效故障，通常在网络设计中采用多条线路的冗余连接方式。但是这样的拓扑结构会导致二层环路的产生，进而引起如广播风暴、帧的重复转发、mac地址表不稳定、多重回路等问题。

多生成树协议mstp（multiple spanning tree protocols）ieee802.1s是用于局域网中消除数据链路层物理环路的协议。其引入了域和实例的概念，有选择性的对某些端口进行阻塞，将环路网络修剪成为一个无环的树型网络，避免报文在环路网络中的增生和无限循环，同时还提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现vlan 数据的负载均衡。同时mstp 兼容stp 和rstp，并且可以弥补stp 和rstp 的缺陷。它既可以快速收敛，也能使不同vlan 的流量沿各自的路径分发，从而为冗余链路提供了更好的负载分担机制。

通过mstp技术的实现，可以解决在企业网络中由于二层环路产生的网络问题，并优化企业的网络结构，为企业的业务发展和网络需求提供便利。

2. 课题关键问题和重难点

mstp中的几个关键技术点：

1）端口状态 stp协议通过在交换机之间传递特殊的消息（这个消息称为bpdu，桥协议数据单元）,并进行分布式的计算，来决定环路网络中，应该被阻塞掉的端口，用这种方法来剪切掉环路。需要注意的是，端口的状态是一个瞬时值，并非一成不变的.

2）根桥 根桥就是生成树的总根，整个网络中有且只有一个根桥。它是整个网络的逻辑中心。当mstp协议开始运行时，开始选举根桥，各交换机之间通过比较各自的桥id来选举根桥，最后整个网络中桥id最小的交换机成为根桥。桥id由交换机的优先级 mac地址构成，比较的时候先比较优先级，如果优先级相同则比较mac，比较的原则都是值较小者优。

3. 国内外研究现状（文献综述）

现如今大多数交换机默认都开启生成树协议,不同品牌交换机默认运行的生成树协议的类型可能不同。目前,主要有基于ieee标准和cisco私有版本两个体系,都支持多vlan环境的交换网络。ieee版本支持stp、rstp、mstp等三种类型的生成树协议。默认运行的效果是所有vlan对应一个生成树(stp)实例。cisco版本支持pvst、rapid-pvst、mstp。默认的效果是为每个vlan运行一个独立的stp实例。让多个vlan共用一个stp实例,可简化交换机的配置,降低计算stp的cpu负载。但也存在局限性,冗余链路始终处于备用状态,无法进行负载分担,造成链路的浪费。让每个vlan运行一个独立的stp实例,可以针对特定的情况调整链路,实现负载均衡,提高链路的利用率。因此,我们一方面要降低cpu的负载,另一方面要实现负载均衡,使网络资源最大化地利用。比较好的选择是mstp。mstp可以有选择地将一个或多个vlan映射到一个stp实例,进而调整生成树的数量,也可以实现负载分担。

stp，rstp和mstp的比较：

stp（spanning tree protocol，生成树协议）不能使端口状态快速迁移，即使是在点对点链路或边缘端口，也必须等待2倍的forward delay的时间延迟，端口才能迁移到转发状态。

4. 研究方案

本论文模拟测试采用GNS3 模拟器，来进行MSTP技术的实验研究和分析。利用PC机和多个交换机，模拟小型的企业网络，面对网络流量负载，广播风暴等一系列企业中出现的情况，进行实验，进而得出结论。

5. 工作计划

1-2周：理解毕业设计任务书，包括课题背景、工作内容及要求等；

3-4周:完成外文翻译、开题报告；

5周:进行网络需求分析、功能模块设计；