PVST与PVST+的区别(转)

PVST BPDU的格式和STP/RSTP BPDU格式已经不一样,发送的目的地址也改成了Cisco保留地址01-00-0C-CC-CC-CD,而且在VLAN Trunk的情况下PVST BPDU被打上了802.1Q VLAN标签。所以,PVST协议并不兼容STP/RSTP协议。

Cisco很快又推出了经过改进的PVST+协议,并成为了交换机产品的默认生成树协议。经过改进的PVST+协议在VLAN 1上运行的是普通STP协议,在其他VLAN上运行PVST协议。PVST+协议可以与STP/RSTP互通,在VLAN 1上生成树状态按照STP协议计算。在其他VLAN上,普通交换机只会把PVST BPDU当作多播报文按照VLAN号进行转发。但这并不影响环路的消除,只是有可能VLAN 1和其他VLAN的根桥状态可能不一致。由于每个VLAN都有一棵独立的生成树,单生成树的种种缺陷都被克服了:第一点缺陷:由于整个交换网络只有一棵生成树,在网络规模比较大的时候会导致较长的收敛时间,拓扑改变的影响面也较大。
第二点缺陷:近些年IEEE 802.1Q大行其道,逐渐成为交换机的标准协议。在网络结构对称的情况下,单生成树也没什么大碍。但是,在网络结构不对称的时候,单生成树就会影响网络的连通性)。同时,PVST带来了新的好处,那就是二层负载均衡。

PVST/PVST+的缺陷:

1.由于每个VLAN都需要生成一棵树,PVST BPDU的通信量将正比于Trunk的VLAN个数。

2.在VLAN个数比较多的时候,维护多棵生成树的计算量和资源占用量将急剧增长。特别是当Trunk了很多VLAN的接口状态变化的时候,所有生成树的状态都要重新计算,CPU将不堪重负。所以,Cisco交换机限制了VLAN的使用个数,同时不建议在一个端口上Trunk很多VLAN。

3.由于协议的私有性,PVST/PVST+不能像STP/RSTP一样得到广泛的支持,不同厂家的设备并不能在这种模式下直接互通,只能通过一些变通的方式实现,例如Foundry的IronSpan。IronSpan默认情况下运行的是STP协议,当某个端口收到PVST BPDU时,该端口的生成树模式会自动切换成PVST/PVST+兼容模式。一般情况下,网络的拓扑结构不会频繁变化,所以PVST/PVST+的这些缺点并不会很致命。但是,端口Trunk大量VLAN这种需求还是存在的。

Spanning-tree 的发展史

1. STP (802.1D)也就是所说的classical spanning-tree,大概意思是每2s发送一个hello,15s的forward delay,20s的max age,与vlan无关,整个bridge只有一个spanning-tree实例。这个协议是Radia Perlman为早期的DEC桥所写,后被IEEE收容形成802.1D标准。而在那时,大部分layer2设备还是以端口数较少的网桥为主,所以没有考虑到端口数较多的layer2 switch。随着技术的发展,layer2 switch开始盛行,这就导致了vlan的盛行,致使802.1D已经不在适用。因为两台switch间存在冗余链路不一定就会导致环路,所以Cisco为了满足用户需求,就对802.1D进行了扩展,便出现了PVST。它是基于vlan的,每个vlan都会有一个对应的spanning-tree实例。需要注意的是,PVST在通常状态下只有在default vlan 1 中才使用untagged的STP报文,所以vlan 1的spanning-tree实例又有一个独立的名称,就是CST,细心的朋友可能已经注意到,很对只支持STP协议的设备只能与cisco在vlan1中进行互操作,就是这个原因了。

2. 随着时间的推移,越来越多的人感觉传统spanning-tree的收敛时间过长,简直无法接受,特别是Cisco在别出心裁的提出了Portfast,Backbonefast,Uplinkfast等一系列spanning-tree特性后,IEEE不得不对已过时的802.1D进行修改,便有了802.1W,也就是所说的RSTP,基本就是在802.1D的基础上添加了几个类似Cisco的特性,对Cisco来说,为和上一代PVST区分,便把有这些特性的spanning-tree称为PVST+或Rapid PVST.

3. 科技日新月异,人们的要求也越来越高,原本以前被认为是经典的东西,现代人可能感觉他是那么的冗长复杂,PVST就是一个很好的例子。当年PVST的设计者可能怎么也没想到,真的会有这样的疯子要在一个交换机上配置成百上千个vlan,这就要求运行相同数目的spanning-tree实例,这不论从管理上还是spanning-tree的运算上,都是人类和一颗普通的Power PC无法承受的,因而便应运而生了802.1S,即MST,这次Cisco很聪明,为了避免出现类似PVST这样的尴尬局面(虽然很好,但无法与众多其它厂家兼容),便在协议研发阶段就将其提交到了IEEE,再联合上Foundry,Extreme,RiverStone等几个业内定级厂家,很快就把这个协议做出来了,至于这个协议的好处,俄也就不说了,那是相-当-的明显。

说了这么多,只是想和大家分享一下自己以前学习的心得,但从现在来看,spanning-tree似乎不会再有往日的盛行,因为随着layer 3技术的进步,spanning-tree已经开始逐步失去自己仅存的接入网市场,更别说Metro的distribution或是core了,因而建议大家如果从研究协议本身出发,可以学习它的设计理念,但最好就不要有其它想法了。

注:下面是在另一个网页上看到的,老外总结的,很好,不过现在已经无法访问了,一起加到这里作为转帖!
Behind the simple “plus” in PVST+ lurk quite subtle details that can make the difference between the two concepts very fuzzy, so the goal of this post is to give you a very brief explanation and I hope enough simple to grasp about PVST and PVST+ and their relationship with the standard IEEE 802.1q:

IEEE 802.1q
standard
PVST (Per VLAN Spanning Tree) Cisco proprietary PVST+
Cisco proprietary
BPDU transported over native VLAN untagged (cannot differentiate between different VLANs), therefore
support natively only one single instance of STP for all VLAN, MST (Multi Spanning Tree).
(+) Improve the limitation of 802.1d STP (created before VLAN) by supporting one separate instance for each VLAN, using ISL trunk only. (+) Modification of PVST: allow PVST over standard IEEE 802.1q:

1)(-) PVST+ native VLAN BPDUs are transported (merged) in IEEE native VLAN (CST) untagged using IEEE STP MAC 0180.0CCC.CCCD 01-80-C2-00-00-00

The BPDUs on the native VLAN of the trunk are sent 1st time to the reserved IEEE 802.1D spanning tree multicast MAC address (01-80-C2-00-00-00) and a second time to the reserved SSTP multicast MAC address (01-00-0c-cc-cc-cd).

2)(-) In addition to that, PVST+ native VLAN is send a second time tunneled over IEEE 802.1q using special multicast MAC 0100.0CCC.CCCD (Shared spanning Tree, SSTP):
Untagged, if PVST+ native VLAN=VLAN 1. (figure1)
Tagged (coded with TLV, containing VLAN ID), if native VLAN other than VLAN 1. (figure2)

This is used exclusively for consistency check. Besides, the error “PVID-inconsistency” is generated if PVST+ BPDU is received on a VLAN different from the one it was generated from.

(-) Not interoperable and less flexible approach. (-) Still not interoperable with IEEE 802.1q that supports only one STP instance. 3)(-) non-native VLAN BPDUs always tunneled over IEEE 802.1q using special multicast MAC 0100.0CCC.CCCD (Shared spanning Tree, SSTP), tagged (coded with TLV, containing VLAN ID)
1. Make sure the native VLAN in PVST+ regions, communicating together through IEEE 802.1q, is the same.
2. Whatever the complexity of the IEEE 802.1q network, only costs at the borders with PVST+ regions counts for PVST+
3. IEEE 802.1q native VLAN (VLAN 1 by default) cooperate with PVST, PVST+ and MST (802.1s).
4. PVST (ISL) instances are mapped one-to-one with PVST+ (802.1q) instances.

Figure 1: PVST+ native VLAN is VLAN 1:
pvst+ native vlan is vlan 1

Figure 2: PVST+ native VLAN is different from VLAN 1
PVST+ native VLAN is different from VLAN 1

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