浅析Cisco PVST协议

PVST是解决在虚拟局域网上处理生成树的CISCO特有解决方案。今天和大家一起分享下这个技术，希望可以帮助大家理解Cisco PVST协议。

PVST为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例。一般情况下PVST要求在交换机之间的中继链路上运行CISCO的ISL。

每个VLAN生成树(PVST)为每个在网络中配置的VLAN维护一个生成树实例。它使用ISL中继和允许一个VLAN中继当被其它VLANs的阻塞时将一些VLANs转发。

尽管PVST对待每个VLAN作为一个单独的网络，它有能力（在第2层）通过一些在主干和其它在另一个主干中的不引起生成树循环的Vlans中的一些VLANs来负载平衡通信。

Cisco除了对IEEE发布的通用生成树标准提供支持外，它还自己针对这些公用生成树标准进行了改进，开发了对应版本的生成树技术——PVST、PVST+、Rapid-PVST+。在PVST+和Rapid-PVST+模式下，最多可支持128个生成树实例。

最初的生成树技术就是IEEE以802.1D标准形式发布的STP技术。它是把整个交换网络都当作一个生成树实例，也就是Common Spanning Tree，公共生成树（Cisco把它称之为“Mono Spanning Tree”，单生成树），要求整个交换网络不存在二层环路。这样一来，在STP技术中，网络中的所有VLAN共享同一个生成树实例，各VLAN使用802.1q中继模式。

这种设计的最大不足就是不能通过冗余链路实现VLAN交互工程，即如果一条链路被阻塞了，也就是阻塞了所有VLAN通信在它上面通过。

为了解决这一不足，Cisco建议采用它自己开发的PVST/PVST+生成树解决方案，为交换网络中的每个VLAN运行一个独立的生成树实例。这种解决方案使得每个VLAN使用不同的逻辑拓扑，可以明显地允许二层交互工程。

但是这种解决方案也带来了不足，可以说是走到了原来的IEEE 802.1D STP的另一个极端，因为随着网络中VLAN数量的增长，PVST/PVST+方案浪费了大量的交换机资源，并且使得整个生成树管理变得十分复杂（因为网络中存在实例数一般都大于网络中活跃的VLAN数），最终就是因为每个VLAN有一个生成树实例，实例数太多。

而之后呢？IEEE就发布了改进的生成树版本：RSTP（快速生成树协议），但是在RSTP中，IEEE还是把整个交换网络当成一个生成树实例，尽管提高了二层收敛速度，但是在较大网络中，这种改善还不足以使得冗余链路上就可以自由地进行VLAN通信交互，还是会存在因端口状态转换延时而出现数据丢失现象。

Cisco知道自己的每VLAN生成树方案所带来的不足，于是它就开始开发一种称之为MISTP（Multiple Instances Spanning Tree，多实例生成树）方案。但很快它就发现IEEE也已发布了类似的标准，那就是IEEE 802.1s MSTP（Multiple Spanning Trees Protocol，多生成树协议）。

因为两者的功能几乎一样，为了避免术语上的混淆，和一些小功能上差异，最终Cisco就宣布直接等同采用IEEE 802.1s MSTP。

Cisco自己开发的最早生成树协议版本就是对应IEEE 802.1D标准STP技术的PVST（Per-VLAN Spanning Tree，每VLAN生成树）。从它的名称上就可以看出，它不再像STP那样把整个交换网络当成一个生成树实例，而是为每个VLAN当作一个生成树实例。

在IEEE 802.1D标准STP方案中，它只定义了一个CST（通用生成树），假设整个桥接网络中仅一个生成树实例，这样就要求整个网络无环路。

而在PVST中，每个VLAN一个生成树实例，只要每个VLAN内部无环路就可以，不考虑其他VLAN拓扑。这是它与IEEE 802.1D STP的最大区别。

PVST中的VLAN中继是使用ISL，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中继的情况下PVST BPDU被打上了ISL VLAN标签，所以，PVST协议并不兼容STP/RSTP协议。

比较一下CST、PVST、PVST+ 几个生成树技术，以区别他们的关系。

CST成为公共生成树，在生成树收敛的时候，不考虑网络中vlan的存在，只在网络中生成和维护单个生成树；还有一个要注意的是：所有CST的BPDU作为不带标记的帧通过本地vlan进行传输。

不足：

1.网络中的STP无法按照vlan的特殊需求，为vlan创建最优的STP路径，可能导致某些vlan存在次优路径。

2.冗余的端口被阻塞掉之后，在每个vlan中就无法转发数据，会导致无法实现网络流量的负载均衡。

PVST是cisco私有的技术，per-vlan即给网络中的每个vlan都创建一颗生成树，这样可以解决CST的问题，为不同vlan通过冗余连接进行负载平衡。

但是，是cisco的私有技术，只能通过cisco的中继链路ISL中继封装发送，这样协议的兼容性就差。

PVST+是cisco的另一个STP专利，但是与PVST不同，PVST+的诞生就是为了兼容其他版本的BPDU而产生的，它可以通过ISL封装与PVST互通，也可以不给BPDU封装与802.1Q互通。

IEEE颁发的STP、RSTP都属于单生成树实例的生成树协议，是把整个交换网络当成一个生成树，是基于端口的。而Cisco的PVST、PVST+、Rapid-PVST+则是多生成树实例的生成树协议，它是为交换网络中每个VLAN分配、维护着一个生成树实例，是基于VLAN的。

而MSTP、MISTP也是多生成树实例的生成树协议，但它们是把多个具有相同拓扑的VLAN放进一个生成树实例中，是基于实例的，与PVST、PVST+和Rapid-PVST+基于VLAN的多生成树是有本质区别的。

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