MSTP 协议简介 数通研发部 何凤清?
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版本号?
V0.1?
完成日期?
2010‐10‐20?
责任人?
何凤清?
修改内容?
创建文档，对 STP 系列协议进行简要说明?
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目 录
概述?..................................................................................................................................................?4 协议背景 ...................................................................................................................................?4 STP 协议的发展?........................................................................................................................ 4 相关文档 ...................................................................................................................................?4 缩写词汇 ...................................................................................................................................?4 STP?.....................................................................................................................................................?5 协议介绍 ...................................................................................................................................?5 STP 协议中的基本概念?............................................................................................................ 6 STP 协议中的端口状态?............................................................................................................ 6 STP 报文格式?............................................................................................................................ 7 Configuration?BPDU?.......................................................................................................... 8 topology?change?notification?BPDU?.................................................................................. 9 STP 协议交互过程?.................................................................................................................... 9 树的生成过程?................................................................................................................... 9 拓扑改变收敛过程?......................................................................................................... 10 RSTP.................................................................................................................................................?10 协议介绍 .................................................................................................................................?10 RSTP 协议中的基本概念?........................................................................................................ 11 端口状态和端口角色?............................................................................................................. 11 RSTP 报文格式?........................................................................................................................ 12 端口状态的快速切换?............................................................................................................. 13 握手过程 .................................................................................................................................?13 MSTP?...............................................................................................................................................?14 协议介绍 .................................................................................................................................?14 MSTP 的基本概念?.................................................................................................................. 15 MSTP 的端口角色和端口状态............................................................................................... 15 MSTP 报文格式?...................................................................................................................... 16 MST?BPDU?parameters?and?format?................................................................................. 16 MSTI?Configuration?Messages?......................................................................................... 17 域和生成树实例?..................................................................................................................... 18
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概述?
协议背景
在二层交换网络中，一旦网络中存在有环路，就会造成报文在环路中不断的增生循环，产生 广播风暴占用所有的有效带宽， 造成网络的瘫痪。STP 协议根据网络中的拓扑结构，将网 络中的节点按照一定的算法生成一个树形的拓扑结构， 从而避免网络中环路的存在。 当网络 中拓扑结构发生变化时，STP 算法会根据新的网络拓扑重新计算树，生成新的树形结构，这 样既提供了环路保护的功能， 同时可以提供链路冗余的功能。 这是 STP 协议最初产生时提供 的功能。
STP 协议的发展?
STP 协议和其他网络协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。最初被广泛应用 的是 IEEE802.1D 1998 版本，随后又出现了 IEEE802.1W RSTP 协议、IEEE802.1s MSTP 协议。 RSTP 协议提供了端口状态的快速转换功能，使网络拓扑的收敛时间大为减少。MSTP 协议在 RSTP 协议的基础上引入了域和实例的概念，首先将网络中不同的桥设备及其 LAN 划分为不 同的域内， 在域内设定各个 VLAN 到生成树实例的映射关系， 这样既提供了快速收敛的能力， 同时也在域内对网络冗余的网络带宽进行了有效应用。
相关文档?
IEEE802.1D 1998 版本 STP 协议 IEEE802.1W 2001 版本 RSTP 协议 IEEE802.1s 2002 版本 MSTP 协议 IEEE802.1D 2004 版本 STP+RSTP 协议 IEEE 协议于 2004 年将 IEEE802.1D1998 版本和 IEEE802.1W2001 版本合并为一个文档，是为 IEEE802.1D2004 版本。
缩写词汇?
简写词 STP RSTP MSTP 全拼 中文释义 备注 这里的生成树协议特指 IEEE802.1D 1998 版本中的生成树协议 IEEE802.1w?2001 IEEE802.1s?2002 Spanning Tree 生成树协议 Protocol Rapid spanning 快速生成树协议 tree?protocol Multi spanning 多生成树协议?
tree?protocol SST CST CIST Single spanning 单生成树协议 tree Common spanning?tree?
Common Internal Spanning Tree and
用于连接不同域之间的生成树
公共生成树 公共内部生成树?
IST MSTI STA BID VLAN?
Internal spanning tree Multi spanning tree instance
内部生成树 多生成树实例?
BID 是分配给每个 bridge 的唯一标识， 用 于确定 bridge 的优先等级。 从逻辑上将一段在物理上属于同一个局 域网的网段划分为多个局域网，便于网 络的管理和维护，同时可以将不同的业 务进行隔离。 TCN?BPDU?
Spanning tree 生成树算法 algorithm Bridge Identifier 桥 ID?
Virtual Local 虚拟局域网 Area?Network?
VID BPDU TCN?
VLAN?identifier?
VID?
Bridge Protocol 桥协议数据单元 Data?Unit Topology change notification Topology change acknowledged 拓扑更改通知?
TCA?
拓扑更改回复?
TCA?BPDU?
UCT?
无条件强制转换?
在 RSTP 状态机中有些状态在完成操作以 后直接转换到下个状态,这种情况就称为 UCT.?
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STP?
协议介绍?
STP 协议是一个单生成树协议，所谓单生成树协议，就是在网络中将所有的桥设备放到单个 生成树拓扑中，保证网络连接的全联通性和无循环链路。 STP 协议首先会为生成树选定一个跟，然后根据每个桥设备到根的距离来确定该桥到根的路
径，这样由根、桥设备以及各个桥到根的路径组成了一个全联通且无循环的生成树。 STP协议通过BPDU(桥协议数据单元)进行协议数据的交互。STP BPDU是一种二层报文，目 的MAC是多播地址01-80-C2-00-00-00，所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的 BPDU报文，BPDU报文不会被转发。
STP 协议中的基本概念?
Bridge identifier(BID)：每个桥有 1 个 identifier，该 BID 由两部分组成。前两个字节表示优先 级，默认为 32768 可取值范围在 0‐65535。后 6 个字节由 bridge 的 MAC 地址组成。确保网 络中每个 bridge 的 BID 具有唯一性。 Root?Bridge（跟桥） ：网络中作为生成树树根的 bridge，该 bridge 具有最小的 BID。 Root?identifier（RID） ：跟桥具有的 identifier。 Path?cost：数据包在网络中传输所需的路径开销。该开销根据局域网类型（带宽+双工模式） 来确定数据包在网络中的路径开销。该开销是用来确定最优生成树的关键参数。 Port?identifier（PID） ：每个桥的每个端口具有一个 PID，该 PID 由两部分组成，共 16 个 bits。 （前 6 个 bits 表示优先级，后 10 个 bit 表示端口名称，没看到官方文件说明） 。 Root?path?cost：数据包到达跟桥的路径开销。 Root?port(根端口)：非跟桥上到达跟桥路径开销最小的端口。 Designated?port（指定端口）:连接到某局域网中的所有端口中具有最小根路径开销的端口。 该端口被称为该局域网的指定端口。 Designated?bridge：局域网的指定端口所在的 bridge 被称为该局域网的指定端口。 Alternate?port：备份端口。?
STP 协议中的端口状态?
Blocking（阻塞状态） ：该端口处于使能状态，但根据 STP 算法的计算结果，该端口不属于生 成树的有效组成端口。 （既有其他路径可以生成生成树结构，同时比该端口所在的路径具有 更优的结构） 。处于阻塞状态的端口只接受 STP BPDU 报文，不转发 STP BPDU 报文；不接收 和转发其他业务报文。 Listening（监听状态） ：该端口处于使能状态，同时该端口已经被选为生成树的有效组成端 口，但为了防止网络拓扑结构的动荡变化造成生成树的不稳当，在 blocking 和 forwarding 状 态之间添加了 listening 状态，该状态监听网络中的 BPDU 报文判断是否有更优的路径，同时 该端口开始将 FDB 表中的相关表项进行清除，该状态接受转发 STP?BPDU 报文，不接受和转 发普通业务报文。 Learning （学习状态） ： 该端口处于使能状态， 同时该端口已经被选为生成树的有效组成端口。 但为了防止网络拓扑结构的动荡变化造成生成树的不稳当， 在 blocking 和 forwarding 状态之 间添加了 learning 状态，在端口保持在 listening 状态一定时间（forward timer）之后，若没 有发现其他更优路径，则该端口有 listening 状态转换到 learning 状态。该状态监听网络中的 BPDU 报文判断是否有更优的路径，同时端口接受和转发 STP BPDU 报文，接收普通业务报 文，并学习报文 MAC 地址，不转发普通业务报文。 Forwarding（转发状态） ：该端口处于使能状态，同时该端口已经被选为生成树的有效组成 端口。在端口处于 listening 状态一定时间之后(forward timer)，若没有发现其他更优路径， 该端口有 learning 状态转换到 forwarding 状态。该状态接受和转发 STP BPDU 报文，同时接
受和转发普通业务报文。 Disable（禁用状态） ：该状态可以认为是物理上没有联通的端口。 端口状态 Disabled Blocking Listening Learning 地址学习能力 转发/接收报文能力 NO NO NO YES NO NO NO NO YES 接收 BPDU 报文 NO YES YES YES YES 发送 BPDU 报文 NO？？？？？ NO YES YES YES?
Forwarding YES?
STP 报文格式?
STP 协议使用 BPDU 报文承载协议所需的交互信息。 STP 协议报文共有两种，配置报文 （configuration?BPDU）和拓扑结构更改报文（topology?change?notification?BPDU） 。 BPDU 报文格式如下图。?
BPDU 采用 01‐80‐c2‐00‐00‐00 目标多播地址作为目标地址。?
Configuration?BPDU?
Protocol?identifier：占用 1‐2 两个字节，STP 协议的对应值为 0000?0000?0000?0000。 Protocol?version?identifier：占用第三个字节，STP 协议的对应值是 0000?0000 BPDU?Type：占用第四个字节，configuration?BPDU 对应值是 0000?0000 Flag：占用第五个字节，它的最高 bit 位(bit 8)标识 Topology Change Acknowledgment flag。最 低 bit 位(bit 1)标识 Topology Change flag。其余 bit 位保留未定义。 Root Identifier：树的根桥 ID，每个桥发送 BPDU 时都会将该桥当前认为的跟桥 ID 放在这里。占 用 6-13 八个字节。前两个字节是优先级，后 6 个字节是跟桥对应的 MAC 地址。
Root Path Cost：发送 BPDU 的桥到跟桥的最短路径开销，占用 14-17 四个字节。 Bridge Identifier：发送 BPDU 的桥的桥 ID。占用 18-25 八个字节。 Port Identifier：发送 BPDU 报文的指定端口的端口 ID。占用 26-27 两个字节。 Message Age timer：消息年龄，用法还不清楚，占用 28-29 两个字节。 Max Age timer：消息寿命。占用 30-31 两个字节。 Hello Time：根 hello 时间，占用 32-33 两个字节，表示根发送 BPDU 报文的时间间隔。 Forward delay：转发延迟，端口进行状态转换的延迟时间（端口有 listening-learning 和有 learning 到 forwarding 状态的转换都需要等待一个 forward delay 延迟的时间）。
topology?change?notification?BPDU?
如上图所示是 TCN BPDU 报文的格式。
Protocol?identifier：占用 1‐2 两个字节，STP 协议的对应值为 0000?0000?0000?0000。 Protocol?version?identifier：占用第三个字节，STP 协议的对应值是 0000?0000 BPDU?Type：占用第四个字节，configuration?BPDU 对应值是 1000?0000?
STP 协议交互过程 树的生成过程?
1、 在初始阶段，每个桥设备都会认为自己是根，然后发送自己的 configuration?message。 2、 桥在收到其他桥发送的 configuration message 时，就会和自己的 configuration message 进行比较， 如果更优收到的 configuration?message， 则替换自己的 configuration?message。 选择根端口和指定端口，然后重新计算 configuration?message 进行转发。 3、 当网络中所有的桥设备都知道了跟桥是谁，并计算出了自己的根端口和指定端口，则生 成树就生成了。?
拓扑改变收敛过程?
1、当桥设备发现有拓扑改变发生时，会通过根端口向根桥发送 TCN?BPDU。 2、根端口在接收到 TCN?BPDU 时，会设置 configuration?message 的 TC?Flag，通知全网络发生 了拓扑改变，进行网络拓扑的重新计算。 3、新的网络拓扑计算完成以后新的指定端口和根端口进入转发状态。
RSTP?
协议介绍?
针对 STP 协议收敛时间太长的确定，IEEE 定义了 802.1w?RSTP 协议。该协议通过引入边缘端 口，替换端口，备份端口等概念，使得端口状态的改变在某些情况下可以快速进行切换，从 而实现生成树的快速收敛。?
RSTP 协议中的基本概念?
Bridge identifier(BID)：每个桥有 1 个 identifier，该 BID 由两部分组成，共 8 个字节。和 STP 802.1D1998 中的 BID 定义不同。前四个 bit 是可配置的优先级；后 12 个 bit 是本地 system?ID 扩展（该扩展是为了适应 MSTP 对每个 VLAN 一个生成树实例，避免设置 4K 个 system?ID） ， 最后 6 个字节是 bridge?system?ID，一般去 MAC?Address。 Root?Bridge（跟桥） ：网络中作为生成树树根的 bridge，该 bridge 具有最小的 BID。 Root?identifier（RID） ：跟桥具有的 identifier。 Path?cost：数据包在网络中传输所需的路径开销。该开销根据局域网类型（带宽+双工模式） 来确定数据包在网络中的路径开销。该开销是用来确定最优生成树的关键参数。 Port?identifier（PID） ：每个桥的每个端口具有一个 PID，该 PID 由两部分组成，共 16 个 bits。 （前 6 个 bits 表示优先级，后 10 个 bit 表示端口名称，没看到官方文件说明） 。 Root?path?cost：数据包到达跟桥的路径开销。 Root?port(根端口)：非跟桥上到达跟桥路径开销最小的端口。 Designated?port（指定端口）:连接到某局域网中的所有端口中具有最小根路径开销的端口。 该端口被称为该局域网的指定端口。 Designated?bridge：局域网的指定端口所在的 bridge 被称为该局域网的指定端口。 Alternate?port：备份端口，作为桥的根端口的备用端口，在根端口连接出现问题时，可以直 接将备份端口设为根端口。 Backup?port：LAN 的指定端口的备份端口。?
端口状态和端口角色?
RSTP 中共有四种种端口状态，五种端口角色。 端口状态 Discarding，Learning，Forwarding 状态。 端口角色 Root?port，Backup?port，designated?port，backup?port，Disabled?port。 关于端口状态和端口角色之间的关系如下表所示： STP?Port?State Administrative?port?state DISABLED BLOCKING LISTENING LEARNING Forwarding Disabled Enabled Enabled Enabled Enabled RSTP?Port?State Discarding Discarding Discarding Learning Forwarding Active?Topology（Port?Role） Excluded Excluded(Alternate,?backup) Included(Root,?Designated) Included(Root,?Designated) Included(Root,?Designated)?
RSTP 报文格式?
Protocol?identifier：0000?0000?0000?0000 Protocol?version：0000?0010 BPDU?Type：0000?0010?denote?a?rapid?spanning?tree?protocol Flag：octet?5 Topology?change?flag：bit?1?of?octet?5 Proposal flag：bit 2 of octet 5
Port role：bit 3-4 of octet 5，00 is unknown，01 is the alternate or backup，10 is the rote， 11 is the designated port。 Learning flag：bit 5 of octet 5 Forwarding flag：bit 6 of octet Agreement flag：bit 7 of octet Topology Change Acknowledgment flag：bit 8 of octet 5 Root identifier：Octets 6 through 13 of the BPDU。
端口状态的快速切换?
1、 边缘端口直接进入 forwarding 状态。 2、 指定端口通过与对端进行握手进入 forwarding 状态。 3、 根端口通过判断本桥是否有其他根端口处于 forwarding 判断是否直接进入 forwarding 状 态（暂态） 。 4、 快速切换什么时候进行？只在拓扑结构发生改变，或者在生成初始树的时候也进行快速 切换。?
握手过程?
1、 指定端口想对端发送 proposal?flag?BPDU。 2、 对端在收到 proposal?flag?BPDU 时，将所有其他端口设为 discarding 状态（同步过程） 。 3、 在将所有端口设定为 discarding 状态以后，同步完成，向指定端口发送 agreement flag BPDU 4、 指定端口收到对端发来的 agreement?flag 后将端口转换到 forwarding 状态。?
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MSTP?
协议介绍?
MSTP 协议是一个多生成树 (Multi Spanning Tree MST)协议，相对 RSTP 来说，主要是引入了 实例和域的概念。 域的概念是为了将网络中具有不同配置的网络段进行分割开， 在网络段内 部实行统一的配置， 可以在域内进行独立的生成树构造。 而域之间则使用一个单一生成树将 所有的域连接起来(该生成树被称为 CST，公共生成树)，确保全链接和无环。在域的内部可 以构造多个生成树实例，同时可以将不同的 VLAN 映射到不同的生成树实例上。在每个域的
内部都有一个实例 ID 为 0 的实例，该实例与 CST 共同组成了 CIST(公共内部生成树)。该生成 树将整个网络中的域和域内部的桥设备和网段连成一个全链接无环的树。?
MSTP 的基本概念?
MST 域：是由交换网络中的多台设备以及它们之间的网段所构成。这些设备具有下列特点： 都启动了 MSTP；具有相同的域名；具有相同的 VLAN 到生成树实例映射配置；具有相同 的 MSTP 修订级别配置；这些设备之间在物理上有链路连通。 MST Configuration identifier：用来标示一个 bridge 的 MST 配置内容，以确定桥与桥之间是 否能够在同一个域内。内容包括 Configuration Identifier Format Selector，Configuration Name， Revision Level，Configuration Digest。 CIST?Root?identifier：CIST 跟桥的桥 ID。 CIST?External?root?port?cost：CIST 外部根路径开销，是指一个桥所在的域到 CIST 跟桥所在的 域之间的路径开销，在一个域内所有桥的 CIST?External?root?port?cost 都是一样的，在计算的 时候 CIST 指计算域的跟桥的根端口所在 LAN 的路径开销。 Regional Root Identifier：域的跟桥的桥 ID，域的跟桥并不是在域内的所有桥中 ID 最小的一 个，而是域内到 CIST 跟桥的根路径开销最低的桥。 Internal Root Port Cost：内部路径开销是指将域看做一个独立的局域网，域内的桥设备到域 的跟桥的根路径开销。 Master?Port： Master?port 是指一个域中跟桥的根端口。 该域通过该端口到达跟桥的路径最小。 VLAN 映射表： VLAN 映射表是指将 VLAN 映射到某个具体的 MSTI， 在同一个域内所有桥设备 的 VLAN 映射表必须保持一致，默认情况所有 VLAN 映射到实例 0。 CST：common?spanning?tree，用于联通不同域或非 MSTP 桥设备的生成树。
MSTP 的端口角色和端口状态?
RSTP 中共有四种种端口状态，六种端口角色。 端口状态 Discarding，Learning，Forwarding 状态。 端口角色 Root?port，Backup?port，designated?port，backup?port，Disabled?port，master?port。 关于端口状态和端口角色之间的关系如下表所示： STP Port Administrative State port?state DISABLED BLOCKING LISTENING LEARNING Forwarding Disabled Enabled Enabled Enabled Enabled RSTP Port MSTP Port Active?Topology（Port?Role） State State Discarding Discarding Discarding Learning Forwarding Discarding Discarding Discarding Learning Forwarding Excluded Excluded(Alternate,backup) Included(Root, master?port) Included(Root, master?port) Included(Root, master?port) Designated, Designated, Designated,?
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MSTP 报文格式 MST?BPDU?parameters?and?format?
Protocol?identifier：0000?0000?0000?0000 Protocol?version：0000?0011 BPDU?Type：0000?0010 CIST?Flag： Topology?change?flag：bit?1?of?octet?5 CIST Proposal flag：bit 2 of octet 5
CIST Port Role： bit 3-4 of octet 5， 00 is master， 01 is the alternate or backup， 10 is the rote， 11 is the designated port。 CIST Learning flag：bit 5 of octet5 CIST Forwarding flag：bit 6 of octet 5 CIST Agreement flag：bit 7 of octet 5 CIST Root Identifier：octet 6-13 CIST External Root Path Cost：octet 14-17 CIST Regional Root Identifier：octet 18-25 CIST Port Identifier：octet 26-27 Message Age timer：octet 28-29 Max Age timer：octet 30-31 Hello Time timer：octet 32-33 Forward Delay timer：octet 34-35 Version 1 Length：octet 36, shall be zero. Version 3 Length：octet 37-38 MST Configuration Identifier：octet 39-89 Configuration Identifier Format Selector：octet 39，shall take the value 0000 0000 Configuration Name：octet 40-71 Revision Level：octet 72-73 Configuration Digest：octet 74-89 CIST Internal Root Path Cost：octet 90-93 CIST Bridge Identifier：octet 94-101，transmitting bridge remaining Hops：octet 102 后面跟着的 MSTI Configuration Messages，最多 64 个 MSTI configuration Message 。?
MSTI?Configuration?Messages?
MSTI?Flag： Topology Change flag, Proposal flag, Port Role, Learning flag, Forwarding flag, Agreement flag, and Master flag MSTI Regional Root Identifier：octet 2-9
MSTI Internal Root Path Cost：octet 10-13 MSTI Bridge priority：octet 14，bit5-8，其他bit shall be zero。 MSTI Port priority：octet 15，bit5-8，其他bit shall be zero。 remainingHops for the MSTI：octet 16
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域和生成树实例?
MSTP对RSTP最大的改进就是引入了域和实例的概念，其中域是由交换网络中的多台设备以 及它们之间的网段所构成。这些设备具有下列特点：都启动了MSTP；具有相同的域名；具 有相同的VLAN到生成树实例映射配置；具有相同的MSTP修订级别配置；这些设备之间在 物理上有链路连通。域和域之间用CST进行连接。
在每个域的内部都可以生成多个MSTP生成树实例， 并将不同的VLAN映射到不同的生成树实例 中。其中实例0是CST在域内部的实例，被称为内部生成树实例（IST），该实例和CST共同组 成了CIST。如上图所示，域1中共有三个生成树实例，VLAN2被映射到实例2，VLAN4被映射到 实例4。其余VLAN被映射到IST中。
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多生成树协议MSTP 【实验名称】 多生成树协议MSTP 【实验目的】 在接入层和分布层交换机上配置MSTP 并进行验证。 【背景描述】 某企业网络管理员认识到，传统的生成树协议(STP)是基于整个交换网络产生一个树形拓扑结构，所有的VLANs 都共享一个生成树，这种结构不能进行网络流量的负载均衡，使得有些交换设备比较繁忙，而另一些交换设备又很空闲，为了克服这个问题，他决定采用基于VLAN 的多生成树协议MSTP ，现要在交换机上做适当配置来完成这一任务。 本实验采用4台交换机设备，PC1和PC3在Vlan 10中，IP 地址分别为172.16.1.10/24和172.16.1.30/24，PC2在Vlan 20中，PC4在Vlan 40中。 【实现功能】 在实现网络冗余和可靠性的同时实现负载均衡（分担）。 【实验拓扑】 Vlan 10 Vlan 20 Vlan 10 Vlan 40 F0/1 F0/2 F0/23 F0/23 F0/24 F0/24 F0/23 F0/1 F0/2 【实验设备】 接入层交换机S2126G （2台）、分布层交换机S3550-24（2台）
【实验步骤】 第一步：配置接入层交换机S2126-A S2126-A (config)#spanning-tree ！开启生成树 S2126-A (config)#spanning-tree mode mstp ！配置生成树模式为MSTP S2126-A(config)#vlan 10 !创建Vlan 10 S2126-A(config)#vlan 20 !创建Vlan 20 S2126-A(config)#vlan 40 !创建Vlan 40 S2126-A(config)#interface fastethernet 0/1 S2126-A(config-if)#switchport access vlan 10 !分配端口F0/1给Vlan 10 S2126-A(config)#interface fastethernet 0/2 S2126-A(config-if)#switchport access vlan 20 !分配端口F0/2给Vlan 20 S2126-A(config)#interface fastethernet 0/23 S2126-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/23为trunk端口 S2126-A(config)#interface fastethernet 0/24 S2126-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/24为trunk端口 S2126-A(config)#spanning-tree mst configuration ! 进入MSTP配置模式 S2126-A(config-mst)#instance 1 vlan 1,10 ！配置instance 1（实例1）并关联Vlan 1和10 S2126-A(config-mst)#instance 2 vlan 20,40 ！配置实例2并关联Vlan 20和40 S2126-A(config-mst)#name region1 ！配置域名称 S2126-A(config-mst)#revision 1 ！配置版本（修订号） 验证测试：验证MSTP配置 S2126-A#show spanning-tree mst configuration ！显示MSTP全局配置 Multi spanning tree protocol : Enabled Name : region1 Revision : 1 Instance Vlans Mapped -------- ------------------------------------------------------------ 0 2-9,11-19,21- 39,41- 4094 1 1,10 2 20,40 第二步：配置接入层交换机S2126-B S2126-B (config)#spanning-tree ！开启生成树 S2126-B (config)#spanning-tree mode mstp ！采用MSTP生成树模式 S2126-B(config)#vlan 10 !创建Vlan 10 S2126-B(config)#vlan 20 !创建Vlan 20 S2126-B(config)#vlan 40 !创建Vlan 40
实验六：多生成树协议MSTP 的配置 实验目的 了解并掌握多生成树协议的配置 背景描述 某企业网络管理员认识到，传统的生成树协议(STP)是基于整个交换网络产生一个树形拓扑结构，所 有的VLANs 都共享一个生成树，这种结构不能进行网络流量的负载均衡，使得有些交换设备比较繁忙，而另一些交换设备又很空闲，为了克服这个问题，他决定采用基于VLAN 的多生成树协议MSTP ，现要在交换机上做适当配置来完成这一任务。 实验拓扑 完整实验拓扑图 实例1的生成树拓扑图 实例2的生成树拓扑图 Switch1 Switch4 Switch3 Fa0/3 Fa0/4 Fa0/1 Fa0/2 BridgeAddr ： 00d0.f8b8.dc8e BridgeAddr ：00d0.f8bc.9b33 BridgeAddr ： 00d0.f8bc.9a8f Switch2 Switch4 Switch3 Fa0/4 Fa0/3 Fa0/2 Fa0/1 BridgeAddr ： 00d0.f8b8.1bf8 BridgeAddr ：00d0.f8bc.9b33 BridgeAddr ： 00d0.f8bc.9a8f Switch1 Switch2 Switch4 Switch3 Fa0/1 Fa0/2 Fa0/2 Fa0/1 Fa0/4 Fa0/3 Fa0/2 Fa0/2 Fa0/1 Fa0/3 Fa0/4 Fa0/1
实验步骤 1.交换机Switch1的一些相应配置 (1)创建Vlan10和Vlan20 Switch1(config)#vlan 10 Switch1(config-vlan)#exit Switch1(config)#vlan 20 Switch1(config-vlan)#exit (2)设置Trunk口和端口fa0/1与fa0/2的聚合 Switch1(config)#inter range fa 0/1-2 Switch1(config-if-range)#switchport mode trunk Switch1(config-if-range)#exit Switch1(config)#inter range fa 0/1-2 Switch1(config-if-range)#port-group 1 Switch1(config-if-range)#exit ！设置端口fa0/1-2为trunk并端口聚合 Switch1(config)#inter range fa 0/3-4 Switch1(config-if-range)#switchport mode trunk Switch1(config-if-range)#exit (3)开启生成树协议设为MSTP模式，并作相应设置 Switch1(config)#spanning-tree！开启生成树 Switch1(config)#spanning-tree mode mstp！配置生成树模式为MSTP Switch1(config)#spanning-tree mst configuration! 进入MSTP配置模式 Switch1(config-mst)#name taishan！配置域名称 Switch1(config-mst)#revision 1！配置版本（修订号） Switch1(config-mst)#instance 1 vlan 10！配置instance 1（实例1）并关联Vlan 10 Switch1(config-mst)#instance 2 vlan 20！配置instance 2（实例2）并关联Vlan 20 Switch1(config-mst)#exit Switch1(config)#spanning-tree mst 1 priority 8192 ！提升交换机Switch1在实例1上的优先级,缺省是32768，值越小越优先成为该instance 中的root switch,这一配置能确定Switch1为instance的根桥 Switch1(config)#end 【注意事项】 l 对规模很大的交换网络可以划分多个域（region），在每个域里可以创建多个instance（实例）； 2 划分在同一个域里的各台交换机须配置相同的域名（name）、相同的修订号（revision number）、相同的instance—vlan 对应表； 3 交换机可以支持65个MSTP instance，其中实例0是缺省实例，是强制存在的，其它实例可以创建和删除； 4 将整个spanning-tree恢复为缺省状态用命令spanning-tree reset 。 5 注意各个交换机的查看（验证）配置信息应该在所有的交换机配置完成后进行。
交换机vrrp+mstp配置实例 锐捷tac贾文宇 一、组网需求 1、switch a 、switch b选用两台锐捷的s5750 ；switch c 、shwich d 选 用锐捷的s3750和s3760 2、全网共有两个业务vlan ,为vlan 10 、vlan 20 3、Switch a 、switch b 都分别对两vlan起用两vrrp组，实现两组的业务的负 载分担和备份。 4、Switch a、switch b、switch c、switch d 都起用mstp多生成数协议，并且 所有设备都属于同一个mst域，且实例映射一致（vlan 10映射实例1、vlan 20映射实例2 其他vlan映射默认实例0）。 5、Vlan 10业务以switch a为根桥；vlan 20业务以switch b为根桥；实现阻 断网络环路，并能实现不同vlan数据流负载分担功能。 二、组网图
三、配置步骤 Switch a配置： s1#show run Building configuration... Current configuration : 1651 bytes ! version RGNOS 10.2.00(2), Release(29287)(Tue Dec 25 20:39:14 CST 2007 -ngcf49) hostname s1 co-operate enable ! ! ! vlan 1 ! vlan 10 ! vlan 20 ! ! no service password-encryption ! spanning-tree 开启生成树（默认为mstp） spanning-tree mst configuration 进入mst配置模式 revision 1 指定MST revision number 为1 name region1 指定mst配置名称 instance 0 vlan 1-9, 11-19, 21-4094 缺省情况下vlan都属于实例0 instance 1 vlan 10 手工指定vlan10属于实例1 instance 2 vlan 20 手工指定vlan20属于实例2 spanning-tree mst 1 priority 0 指定实例1的优先级为0（为根桥） spanning-tree mst 2 priority 4096 指定实例2的优先级为4096 interface GigabitEthernet 0/1 switchport access vlan 10 配置g0/1属于vlan10 ! interface GigabitEthernet 0/2 switchport access vlan 20 配置g0/2属于vlan 20 ! interface GigabitEthernet 0/3 ! . .
MSTP是一个多生成树协议。MSTP的“多生成树”包括两层含义：一是在一个交换网络中可以基于VLAN划分出多个生成树实例（STI），二是在每个生成树实例中可以包括多个VLAN。而不是像Cisco的PVST、PVST+这样，虽然在整个交换网络中可以基于VLAN划分出多个生成树实例，但是每个生成树实例中仅包括一个VLAN。所以相对PVST、PVST+来说，MSTP更适用于比较大的网络中，划分生成树实例也更灵活，可以根据实际应用需要求来进行。 虽然在整体来看，MSTP网络可分为以下层次（如图21-1所示）： ●MSTP网络 ●多生成树域MST Region（Multiple Spanning Tree Region） ●多生成树实例MSTI（Multiple Spanning Tree Instance） 图21-1 MSTP的网络层次示意图 而且这三者之间依次是包含关系，即MSTP网络包含MST域和MSTI，MST 域又包含MSTI，因为在一个MSTP网络中可以有多个MST域，一个MST域中又可以有多个MSTI。 1.MST域 MST域（Multiple Spanning Tree Regions，多生成树域）是由交换网络中的多台交换机以及它们之间的网段构成（在Cisco中是叫“MST区域”）。这
些交换机都启动了MSTP、具有相同的域名、相同的VLAN到生成树映射（是一个描述了VLAN和MSTI之间映射关系的映射表）配置和相同的MSTP修订级别配置，并且物理上有链路连通。 一个局域网中可以存在多个MST域，各MST域之间在物理上直接或间接相连。用户可以通过MSTP配置命令把多台交换机划分在同一个MST域内。 在如图21-1所示的MSTP网络中有三个MST域（MST域1、MST域2和MST 域3），域内所有交换机（图中每个生成树实例中的每个小圆圈代表一台交换机）都有相同的MST域配置。 2.MSTI MSTI（Multiple Spanning Tree Instance，多生成树实例）是指MST域内的生成树。一个MST域内可以通过MSTP生成多棵生成树，各棵生成树之间彼此独立。一个MSTI可以与一个或者多个VLAN对应，但一个VLAN只能与一个MSTI 对应。 既然是生成树，那就不允许存在环路。在如图21-2所示的MSTP网络（由四台交换机相互串联形成）就形成了三个MSTI（图中的MSTI1、MSTI2、MSTI3，注意看他们的拓扑，总有一个方向的交换机连接是断开的），每个MSTI都没有环路。 图21-2 MSTI划分示例
MSTP简介 1. MSTP产生的背景 (1)STP、RSTP存在的不足 STP不能快速迁移，即使是在点对点链路或边缘端口（边缘端口指的是该端口直 接与用户终端相连，而没有连接到其它设备或共享网段上），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。 RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）是STP协议的优化 版。其“快速”体现在，当一个端口被选为根端口和指定端口后，其进入转发状 态的延时在某种条件下大大缩短，从而缩短了网络最终达到拓扑稳定所需要的时 间。 说明： ●RSTP中，根端口的端口状态快速迁移的条件是：本设备上旧的根端口已经停 止转发数据，而且上游指定端口已经开始转发数据。 ●RSTP中，指定端口的端口状态快速迁移的条件是：指定端口是边缘端口或者 指定端口与点对点链路相连。如果指定端口是边缘端口，则指定端口可以直接 进入转发状态；如果指定端口连接着点对点链路，则设备可以通过与下游设备 握手，得到响应后即刻进入转发状态。 RSTP可以快速收敛，但是和STP一样存在以下缺陷：局域网内所有网桥共享一 棵生成树，不能按VLAN阻塞冗余链路，所有VLAN的报文都沿着一棵生成树进 行转发。 (2)MSTP的特点 MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多生成树协议）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转 发，从而为冗余链路提供了更好的负载分担机制。关于VLAN的介绍，请参见 “接入分册”中的“VLAN配置”。 MSTP的特点如下： ●MSTP设置VLAN映射表（即VLAN和生成树的对应关系表），把VLAN 和生成树联系起来。通过增加“实例”（将多个VLAN整合到一个集合中） 这个概念，将多个VLAN捆绑到一个实例中，以节省通信开销和资源占用 率。 ●MSTP把一个交换网络划分成多个域，每个域内形成多棵生成树，生成树 之间彼此独立。
MSTP协议简介 数通研发部何凤清 录 概述............. 协议背景 (3) STP协议的发展 (3) 相关文档 (3) 缩写词汇 (3) STP (3) 协议介绍 (3) STP协议中的基本概念 (3) STP协议中的端口状态 (3) STP报文格式 (3)
Configuration BPDU (3) topology change notification BPDU (3) STP协议交互过程 (3) 树的生成过程 (3) 拓扑改变收敛过程 (3) RSTP (3) 协议介绍 (3) RSTP协议中的基本概念 (3) 端口状态和端口角色 (3) RSTP报文格式 (3) 端口状态的快速切换 (3) 握手过程 (3) MSTP (3) 协议介绍 (3) MSTP的基本概念 (3) MSTP的端口角色和端口状态 (3)
MSTP报文格式 (3) MST BPDU parameters and format (3) MSTI Configuration Messages (3) 域和生成树实例 (3) 概述 协议背景 在二层交换网络中，一旦网络中存在有环路，就会造成报文在环路中不断的增生循环，产生广播风暴占用所有的有效带宽，造成网络的瘫痪。STP协议根据网络中的拓扑结构，将网络中的节点按照一定的算法生成一个树形的拓扑结构，从而避免网络中环路的存在。当网络中拓扑结构发生变化时，STP算法会根据新的网络拓扑重新计算树，生成新的树形结构，这样既提供了环路保护的功能，同时可以提供链路冗余的功能。这是STP协议最初产生时提供的功能。 STP协议的发展 STP协议和其他网络协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。最初被广泛应用的是IEEE802.1D 1998版本，随后又出现了IEEE802.1W RSTP协议、IEEE802.1s MSTP协议。RSTP协议提供了端口状态的快速转换功能，使网络拓扑的收敛时间大为减少。MSTP协议在RSTP协议的基础上引入了域和实例的概念，首先将网络中不同的桥设备及其LAN划分为不同的域内，在域内设定各个VLAN到生成树实例的映射关系，这样既提供了快速收敛的能力，同时也在域内对网络冗余的网络
MSTP 协议简介 数通研发部 何凤清?
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版本号?
V0.1?
完成日期?
2010‐10‐20?
责任人?
何凤清?
修改内容?
创建文档，对 STP 系列协议进行简要说明?
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目 录
概述?..................................................................................................................................................?4 协议背景 ...................................................................................................................................?4 STP 协议的发展?........................................................................................................................ 4 相关文档 ...................................................................................................................................?4 缩写词汇 ...................................................................................................................................?4 STP?.....................................................................................................................................................?5 协议介绍 ...................................................................................................................................?5 STP 协议中的基本概念?............................................................................................................ 6 STP 协议中的端口状态?............................................................................................................ 6 STP 报文格式?............................................................................................................................ 7 Configuration?BPDU?.......................................................................................................... 8 topology?change?notification?BPDU?.................................................................................. 9 STP 协议交互过程?.................................................................................................................... 9 树的生成过程?................................................................................................................... 9 拓扑改变收敛过程?......................................................................................................... 10 RSTP.................................................................................................................................................?10 协议介绍 .................................................................................................................................?10 RSTP 协议中的基本概念?........................................................................................................ 11 端口状态和端口角色?............................................................................................................. 11 RSTP 报文格式?........................................................................................................................ 12 端口状态的快速切换?............................................................................................................. 13 握手过程 .................................................................................................................................?13 MSTP?...............................................................................................................................................?14 协议介绍 .................................................................................................................................?14 MSTP 的基本概念?.................................................................................................................. 15 MSTP 的端口角色和端口状态............................................................................................... 15 MSTP 报文格式?...................................................................................................................... 16 MST?BPDU?parameters?and?format?................................................................................. 16 MSTI?Configuration?Messages?......................................................................................... 17 域和生成树实例?..................................................................................................................... 18
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Cisco MSTP配置(多生成树) 一、什么是MSTP 当前和STP相关的协议有：IEEE 802.1D（STP），802.1W（RSTP），802.1（MSTP）。其中802.1D是最早关于STP的标准。RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是STP 的扩展，其主要特点是增加了端口状态快速切换的机制，能够实现网络拓扑的快速转换。MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）提出了多生成树的概念，可以把不同的vlan 映射到不同的生成树，从而达到网络负载均衡的目的。 Configuring IEEE 802.1s MST Release 12.1(13)E and later releases support MST. These sections describe how to configure MST: Enabling MST (1) Displaying MST Configurations (4) Configuring MST Instance Parameters(参数) (8) Configuring MST Instance Port Parameters (10) Restarting Protocol Migration (11) Enabling MST To enable and configure MST on the switch, perform these tasks in privileged mode:
These examples show how to enable MST: Router# show spanning-tree mst configuration % Switch is not in mst mode Name [] Revision 0 Instance Vlans mapped -------- --------------------------------------------------------------------- 0 1-4094 ------------------------------------------------------------------------------- Router# configure terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Router(config)# spanning-tree mode mst Router(config)# spanning-tree mst configuration Router(config-mst)# show current Current MST configuration Name [] Revision 0 Instance Vlans mapped -------- --------------------------------------------------------------------- 0 1-4094 -------------------------------------------------------------------------------
前面提到的STP/RSTP协议以及Cisco的私有协议PVST+都属于单生成树（SST）协议，也就是对于支持多vlan的设备只能运行单一的生成树。MSTP是IEEE 802.1s中提出的一种STP和VLAN结合使用的新协议，它既继承了RSTP端口快速迁移的优点，又解决了RSTP中不同vlan必须运行在同一棵生成树上的问题。接下来我们从MSTP基本概念、基本原理、报文特征、H3C产品实现以及与Cisco产品互通等几个方面进行阐述，在总结中引入了H3C设备为了应对实际网络环境所提供的特定保护功能，在附录中是MSTP模块的缺省配置。 1 MSTP基本概念图1 MSTP基本概念示意图 实例和域 多生成树协议MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中定义的一种新型生成树协议。简单说来，STP/RSTP是基于端口的，PVST＋是基于VLAN的，而MSTP 是基于实例的。与STP/RSTP和PVST+相比，MSTP中引入了“实例”（Instance）和“域”(Region) “的概念。所谓“实例”就是多个VLAN的一个集合，这种通过多个VLAN捆绑到一个实例中去的方法可以节省通信开销和资源占用率。MSTP各个实例拓扑的计算是独立的，在这些实例上就可以实现负载均衡。使用的时候，可以把多个相同拓扑结构的VLAN 映射到某一个实例中，这些VLAN在端口上的转发状态将取决于对应实例在MSTP里的转发状态。 所谓“域”，由域名(Configuration Name)、修订级别(Revision Level)、格式选择器(Configuration Identifier Format Selector[1])、VLAN与实例的映射关系(mapping of VIDs to
华为的M S T P V R R P配 置 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
AR-1
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
MSTP配置要点概述 1、MSTP基本原理 MSTP是ISP将用户的以太帧封装到SDH内传输的技术，和传统SDH点对点链路不同之处在于：用户可以灵活开通任意带宽而不再受限于2M带宽的叠加。 对于用户而言，ISP的MSTP网络就是一个巨大的交换机。用户通过给每个节点分配一个vlan的方式实现互联。因此，每个分支就相当于一个vlan，而中心端相当于trunk，每个子接口对应一个vlan。因此，用户需要为每个分支分配vlan编号和对应的IP地址，vlan编号需要和ISP共享，ISP负责将每个VLAN和SDH通道一一对应起来。 2、MSTP的线路监测配置 以太接口下的IP配置和原有的串口或E1口配置没有什么区别，只是将原有接口的配置迁移到以太口下而已。但是由于以太口的物理性质和串口不同，导致端口监测和QoS配置有较大差异。 以太口因为不是点对点性质，因此当线路中断时，路由器和MSTP设备的互联还是完好的，因此端口不会down，如果使用的是静态路由，则路由表不会更新，导致断网。因此需要使用额外的PING检查配置来克服这点，不同厂家配置有所不同。 Cisco:使用IP SLA。IP SLA即服务质量保证，实际上就是由路由器主动的通过PING、TCP SYN 等数据包去检查某项应用的可用状态，然后将检查结果反馈给路由器（即track），路由器随机做出反应。在MSTP中我们使用PING来检查线路的通断。命令如下：ip sla monitor 1 type echo protocol ipIcmpEcho 1.1.1.1 source-ipaddr 1.1.1.2 frequency 10 timeout 500 vrf XXX ! ip sla monitor schedule 1 start-time now life forever ! track 1 rtr 1 state ! ip route **** **** next-hop track 1 本配置中，启用一个编号为1的SLA，使用ICMP从本地接口地址ping对端设备地址做检查，并配置ping测试的周期为10秒，每次ping的超时时间为500毫秒，并放入某vrf内。然后启动编号为1的track，rtr 1即表示使用IP SLA 1内定义的策略进行监控，state表示只有在收到成功的信息时track状态才是UP的。最后将tack应用在静态路由中，若track状态为down，则该路由失效。还可配置SLA重试延时和次数，具体命令可在路由器上查询。 每条MSTP线路都要配置一个对应的SLA和track。 Cisco3845在升级后发现新版IOS的部分SLA和track命令发生改变，新命令如下：ip sla 1 icmp-echo 1.1.1.1 source-ip 1.1.1.2 frequency 10 timeout 500
BACnet MS/TP 协议即主-从/令牌数据链路协议， 为现场控制总线提供可靠、实时数据传输服务 其物理层采用RS-485。 其中‘MS’的含义：MASTER/SLAVE （主/从） ‘TP’的含义：TOKEN PASSING（令牌传递） BACnet MS/TP是建立在主从通讯基础上的无主从通讯，令牌传递为关键 对BACnet MS/TP的分析主要针对链路层 BACnet MS/TP是建立在主从通讯基础上的是因为：如果只观察BACnet MS/TP的一个通讯片段，它确实是主从通讯。这也是BACnet MS/TP中‘MS’的含义：（MASTER/SLAVE）。但观察全部通讯过程，会发现它是无主从通讯，其中的关键就是另外两个字母‘TP’的含义：TOKEN PASSING（令牌传递）。通俗的说，就是大家轮流做主，令牌传到谁的手里，谁就做主，没有令牌的做从。 图1是BACnet MS/TP的通讯过程： 图1是一个典型的通讯过程，在实际应用中，可能会跳过一些步骤，比如下图3（Airtek品牌小型DDC控制器架构）：令牌传到控制器3，它没有什么命令要发，就直接把令牌传个下一个控制器。或者：控制器3命令控制器4，是一个无需应答的命令，控制器4没有应答，控制器3接着命令控制器1。得到令牌的控制器会发什么样的命令，取决于网络层和应用层的服务需求。 如何处理令牌丢失 如果一切正常，令牌会一圈又一圈轮流传递。但是意外总会发生的，例如：得到令牌的控制器发生故障了，这时网上一片寂静，但是每台控制器都默默地计算着寂静时间，一旦寂静时间超过了BACnet的规定，会有一台控制器抢先产生令牌，然后继续令牌传递的过程。这就是BACnet MS/TP对令牌丢失的解决办法。另外，控制器在传出令牌后会监视其他控制器对令牌的使用情况，如果得到令牌的控制器一直没动静，会被自动从令牌环中剔除。 即插即用