Phân loại Spanning Tree

[dangquangminh]

Anh em kỹ sư mạng chắc hẳn ai cũng từng “đau đầu” với chuyện vòng lặp trong LAN. Một khi mạng có nhiều đường dự phòng, chỉ cần STP (Spanning Tree Protocol) không làm việc đúng cách thì mạng có thể “quay cuồng” vì broadcast storm, CPU switch maxing out, và toàn bộ hệ thống sập ngay tức khắc. Chính vì vậy, hiểu rõ các biến thể của STP là điều bắt buộc với bất kỳ ai học CCNA, CCNP hay CCIE.

---

Các loại STP và đặc điểm


1. STP (IEEE 802.1D – Common Spanning Tree, CST)

• Đây là chuẩn STP gốc, cung cấp cơ chế ngăn loop trong mạng có liên kết dự phòng.
• Đặc điểm: chỉ có một cây spanning tree duy nhất cho toàn bộ mạng (dù có nhiều VLAN).
• Ưu điểm: tiêu tốn ít CPU, ít RAM.
• Nhược điểm: tất cả VLAN đi chung một đường → gây suboptimal path (luồng dữ liệu không tối ưu).
• Nhược điểm khác: thời gian hội tụ chậm (30-50 giây).

---

2. PVST+ (Per-VLAN Spanning Tree Plus – Cisco)

• Là cải tiến độc quyền của Cisco dựa trên 802.1D.
• Đặc điểm: mỗi VLAN có một instance STP riêng.
• Ưu điểm: cho phép chọn root bridge riêng cho từng VLAN → có thể cân bằng tải lưu lượng giữa các VLAN.
• Nhược điểm: tiêu tốn nhiều CPU và RAM hơn, vì mỗi VLAN là một cây STP.
• Hội tụ: chậm, tương tự 802.1D.

---

3. RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol – IEEE 802.1w)

• Là sự phát triển từ STP, giải quyết vấn đề hội tụ chậm.
• Đặc điểm: một instance spanning tree duy nhất (giống CST).
• Ưu điểm: hội tụ nhanh hơn rất nhiều (dưới 10 giây), nhờ cơ chế port role mới và BPDU cải tiến.
• Nhược điểm: vẫn có vấn đề suboptimal path vì chỉ có một cây spanning tree cho toàn bộ mạng.

---

4. Rapid PVST+ (Cisco)

• Cisco kết hợp PVST+ với RSTP.
• Đặc điểm: mỗi VLAN có một instance RSTP riêng.
• Ưu điểm: vừa hội tụ nhanh, vừa tối ưu đường đi cho từng VLAN.
• Nhược điểm: ngốn CPU/RAM nhiều nhất trong tất cả các phiên bản.
• Ứng dụng: thường dùng trong hệ thống Cisco Enterprise khi cần performance tối đa.

---

5. MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol – IEEE 802.1s)

• Phát triển dựa trên ý tưởng từ Cisco MISTP.
• Đặc điểm: cho phép gộp nhiều VLAN vào một instance spanning tree.
• Ví dụ: VLAN 10, 20, 30 cùng chia sẻ một instance → tiết kiệm tài nguyên.
• Ưu điểm: cân bằng giữa hội tụ nhanh (vì dựa trên RSTP) và tiết kiệm CPU/RAM (ít instance hơn so với Rapid PVST+).
• Cisco MST: hỗ trợ tối đa 16 instance RSTP, và mỗi instance có thể map nhiều VLAN.
• Ứng dụng: thường dùng trong hệ thống mạng lớn, nhiều VLAN, để giảm tải thiết bị mà vẫn đảm bảo hội tụ nhanh.

---

So sánh nhanh các loại STP

• STP (802.1D): chậm, 1 tree duy nhất.
• PVST+: chậm, 1 tree cho mỗi VLAN (tối ưu đường đi nhưng tốn tài nguyên).
• RSTP (802.1w): nhanh, 1 tree duy nhất.
• Rapid PVST+: nhanh, 1 tree cho mỗi VLAN (tối ưu + nhanh, nhưng tốn CPU/RAM nhất).
• MSTP (802.1s): nhanh, nhiều VLAN chung 1 tree (cân bằng giữa performance và tiết kiệm tài nguyên).

---

Ví dụ thực tế

• Doanh nghiệp nhỏ (ít VLAN): dùng RSTP hoặc Rapid PVST+ để có tốc độ hội tụ nhanh.
• Doanh nghiệp lớn (hàng trăm VLAN): dùng MSTP để giảm số lượng instance, tiết kiệm CPU/RAM cho switch.
• Kịch bản cân bằng tải:
  • VLAN 10 chọn SW1 làm root.
  • VLAN 20 chọn SW2 làm root.
    → Lưu lượng được phân chia hợp lý thay vì tất cả đổ dồn vào một switch root.

---

Câu hỏi ôn tập

1. Điểm khác biệt lớn nhất giữa STP (802.1D) và PVST+ là gì?
2. Vì sao Rapid PVST+ lại ngốn nhiều CPU/RAM nhất trong các phiên bản STP?
3. Nếu có 200 VLAN trong hệ thống, bạn sẽ chọn MSTP hay Rapid PVST+? Vì sao?
4. Thời gian hội tụ của RSTP thường nhanh hơn STP bao nhiêu lần?
5. Hãy giải thích tại sao việc chọn root bridge cho từng VLAN trong PVST+ lại giúp tối ưu lưu lượng mạng?