[说明]
S省某高校的校园网络拓扑结构如图所示。根据该校信息化建设领导小组的要求，要实现负载均衡和冗余备份，构建无阻塞、高性能的网络基础设施平台，该校园网络采用两台S7010万兆骨干路由交换机作为双核心，汇聚交换机(或部门交换机)通过光纤链路分别与两台核心交换机相连，通过防火墙和边界路由器与Internet相连。全网交换机都启用了MSTP生成树模式，并配置了相同的实例、域名称和版本修订号。该校园网两台S7010之间相连的端口均为Trunk端口，S7010与其下连的汇聚交换机(或部门交换机)之间相连的端口也均为Trunk端口。假设校园网中每台核心交换机对数据帧的转发延时为10ms，每台汇聚交换机(或部门交换机)对数据帧的转发延时为25ms，每个数据帧经过所有通信线路的信号传输延时都为1ms(暂不考虑传输距离等因素)。
该校园网中部分PC的IP地址及所属VLAN等信息如表所示。
| 网络设置 | IP地址 | 所属VLAN | 网络设置 | IP地址 | 所属VLAN |
| PC1 | 10.3.9.10/24 | VLAN5 | PC5 | 10.3.10.21/24 | VLAN6 |
| PC2 | 10.3.10.10/24 | VLAN6 | PC6 | 10.3.11.21/24 | VLAN7 |
| PC3 | 10.3.11.10/24 | VLAN7 | PC7 | 10.3.9.21/24 | VLAN5 |
| PC4 | 10.3.12.10/24 | VLAN8 |
[问题1]
核心三层交换机S7010-1的部分MSTP配置信息如下：
S7010-1 (config)#spanning-tree mst 1 priority 12288
S7010-1 (config)#spanning-tree mst configuration
S7010-1 (config-mst)#instance 1 VLAN 6,8
S7010-1 (config-mst)#instance 2 VLAN 5,7
S7010-1 (config-mst)#name region1
S7010-1 (config-mst)#revision1
核心三层交换机S7010-2的部分MSTP配置信息如下：
S7010-2 (config)#spanning-tree mst 2 priority 12288
S7010-2 (config)#spanning-tree mst configuration
S7010-2 (config-mst)#instance 1 VLAN 6,8
S7010-2 (config-mst)#instance 2 VLAN 5,7
S7010-2 (config-mst)#name region1
S7010-2 (config-mst)#revision1
(1)请问instance1的生成树的根交换机是哪一台为什么
(2)对于instance2而言，位于学术交流中心的交换机C3750G的根端口是哪个端口为什么
(3)请指出PC2发送给PC5的数据包经过的设备路径。(格式：PC2→设备1→……→PC5)
(4)请计算PC5每次发送给PC2的数据包的设备转发延迟时间。
参考答案：(1)S7010-1，因为该交换机在instance1中的优先级的值较小，优先成为该实例的根交换机
(2)Gig2/2端口，因为instance2的生成树的根交换机是S7010-2，C3750G距离根交换机最近的端口为根端口(或C3750G的Gig2/2端口距离根交换机的开销路径最小)
(3)PC2→C2960S-l→C4503E(Gig2/1)→S7010-1→S2960S-2(Gig2/1)→PC5
(4)85ms
解析：
生成树协议(STP)的主要功能是，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，同时允许在第二层链路中提供数据转发的多个冗余路径，以保证网络可靠、稳定地运行。IEEE802.1D是最早、最流行、应用最广泛的STP标准，它提供了动态冗余切换机制。
多实例生成树协议(MSTP)能够提高快速生成树协议(RSTP)的扩展性，将一组基于VLAN的生成树聚合成不同的实例，可以提供多条数据转发路径，并在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。MSTP的标准是IEEE802.1s，它兼容STP和RSTP，并且可以弥补STP和RSTP的缺陷。换而言之，MSTP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。
MSTP定义了实例(Instance)和域的概念。STP/RSTP是基于端口的，而MSTP是基于实例的。所谓实例就是多个VLAN的一个集合，通过将多个VLAN捆绑到一个实例可以节省通信开销和资源占用率。在运行MSTP的网络中，将支持MSTP的交换机和不支持MSTP的交换机划分成不同的区域，分别称作MST域和SST域。在MST域内部运行多实例化的生成树，在MST域的边缘运行RSTP兼容的内部生成树IST(Internal Spanning Tree)。
依题意，对于核心三层交换机S7010-1关于MSTP的相关配置中，配置语句“pning-tree mst 1 priority 12288”的功能是，配置当前交换机在MST生成树实例1中的优先级值为12288。通常，生成树优先级的取值范围是0～61440，增量为4096。优先级的值越小，优先级越高。默认情况下，交换机的生成树优先级值为32768。由于12288(=4096×3)＜32768，而值越小优先级越高，因此核心三层交换机S7010-1将成为生成树实例1(instance1)中的根交换机。
同理，核心三层交换机S7010-2关于MSTP的配置语句“pning-tree mst 2 priority 12288”，其功能是配置当前交换机在MST生成树实例2中的优先级值为12288。因此S7010-2将成为生成树实例2(instance2)中的根交换机。
交换机S7010-1和S7010-2中，配置语句“pning-tree mst configuration”的功能是，进入MST配置子模式来配置MST的相关参数。配置语句“instance1 VLAN 6,8”的功能是，将VLAN6和VLAN 8映射到生成树实例1。配置语句“instance2 VLAN5,7”的功能是，将VLAN5和VLAN7映射到生成树实例2。配置语句“name regionl”的功能是，配置MST区域名称为region1。配置语句“revision1”的功能是，配置MST的版本修订号为版本1。一个交换网络可以存在多个MST域。用户可以通过MSTP配置命令将多台交换机划分在同一个MST域内。域内所有交换机都具有相同的域名、相同的VLAN到生成树映射配置和相同的MSTP修订级别配置，并且物理上有链路连通。
通常，在运行STP/RSTP/MSTP的交换机中，将其距离根交换机的最低开销路径的端口称为根端口。因此在图6-8所示的网络拓扑结构中，对于生成树实例1(instance1)而言，生成树的根交换机是S7010-1，学术交流中心交换机C3750G的根端口是Gig2/1端口，教学南楼及北楼的交换机C4503E的根端口是Gig2/1端口，研究生楼的交换机C2960S-2的根端口都是Gig2/1端口。同理，对于生成树实例2(instance2)而言，生成树的根交换机是S7010-2，交换机C3750G、C4503E、C2960S-2的根端口都是Gig2/2端口。
由表6-2可知，处于地址段10.3.10.0/24中的PC2和PC5同属于VLAN6。而根据配置语句“instance1 VLAN6,8”可知，VLAN6和VLAN8被映射到生成树实例1(instance1)。结合上述生成树实例1根端口的分析结果，可以得出PC2发送给PC5的数据包传输路径是：PC2→C2960S-1→C4503E(Gig2/1)→S7010-1→S2960S-2(Gig2/1)→PC5。反之，PC5发送给PC2的数据包传输路径是：PC5→S2960S-2(Gig2/1)→S7010-1→C4503E(Gig2/1)→C2960S-1→PC2。由此可见，PC5每次发送给PC2的数据包需要经过3台汇聚交换机(或部门交换机)和1台核心交换机，因此，PC5每次与PC2通信时数据帧的设备转发延迟时间t=3×25+1×10=85ms。