У сетцы можна знайсці шмат матэрыялаў пра пратакол RSTP. У рамках дадзенага артыкула я прапаную параўнаць пратакол RSTP з прапрыетарным пратаколам ад - Extended Ring Redundancy.
Падрабязнасці рэалізацыі RSTP
Агульныя звесткі
Час збежнасці - 1-10 c
Магчымыя тапалогіі - любая
Распаўсюджана меркаванне, што RSTP дазваляе аб'яднаць камутатары толькі ў кольца:
Але RSTP дазваляе злучаць камутатары адвольнай выявай. Напрыклад, з такой тапалогіяй RSTP зладзіцца.
прынцып дзеяння
RSTP зводзіць любую тапалогію да дрэва. Адзін з камутатараў становіцца цэнтрам тапалогіі - каранёвым камутатарам. Каранёвы камутатар прапускае праз сябе найбольшую колькасць дадзеных.
Прынцып дзеяння RSTP наступны:
- падаецца харчаванне на камутатары;
- выбіраецца каранёвы камутатар;
- астатнія камутатары вызначаюць найболей хуткі шлях да каранёвага камутатара;
- пакінутыя каналы блакуюцца і становяцца рэзервовымі.
Выбар каранёвага камутатара
Камутатары з RSTP абменьваюцца BPDU-пакетамі. BPDU - гэта сэрвісны пакет, які змяшчае інфармацыю RSTP. BPDU бывае двух тыпаў:
- Configuration BPDU.
- Topology Change Notification.
Configuration BPDU выкарыстоўваецца для пабудовы тапалогіі. Яго пасылае толькі каранёвы камутатар. Configuration BPDU змяшчае:
- ідэнтыфікатар адпраўніка (Bridge ID);
- ідэнтыфікатар каранёвага камутатара (Root Bridge ID);
- ідэнтыфікатар порта, з якога адпраўлены дадзены пакет (Port ID);
- кошт маршруту да каранёвага камутатара (Root Path Cost).
Topology Change Notification можа адправіць любы камутатар. Яны адпраўляюцца ў выпадку змены тапалогіі.
Пасля ўключэння ўсе камутатары лічаць сябе каранёвымі. Яны пачынаюць перадаваць пакеты BPDU. Як толькі камутатар атрымлівае BPDU з малодшым Bridge ID, чым яго ўласны, ён перастае лічыць сябе каранёвым.
Bridge ID складаецца з двух значэнняў - MAC-адрас і Bridge Priority. MAC-адрас мы памяняць не можам. Bridge Priority па змаўчанні роўны 32768. Калі не мяняць Bridge Priority, то каранёвым стане камутатар з найменшым MAC-адрасам. Камутатар з найменшым MAC-адрасам – гэта самы стары і, магчыма, не самы прадукцыйны. Рэкамендуецца ўручную вызначыць каранёвы камутатар тапалогіі. Для гэтага на каранёвым камутатары неабходна наладзіць маленькі Bridge Priority (напрыклад, 0). Таксама можна вызначыць рэзервовы каранёвы камутатар, задаўшы яму крыху большы Bridge Priority (напрыклад, 4096).
Выбар шляху да каранёвага камутатара
Каранёвы камутатар рассылае ва ўсе актыўныя порты пакеты BPDU. BPDU мае поле Path Cost. Path Cost абазначае кошт шляху. Чым вышэй кошт шляху, тым даўжэй па ім перадаецца пакет. Калі BPDU праходзіць праз порт, то ў поле Path Cost дадаецца кошт. Дададзены лік завецца Port Cost.
Да Path Cost дадае вызначанае значэнне пры мінанні BPDU праз які-небудзь порт. Тое значэнне, якое дадае называецца коштам порта (Port Cost) і можа быць вызначана як уручную, так і аўтаматычна. Port Cost можа быць вызначана як уручную, так і аўтаматычна.
Калі некаранёвай камутатар мае некалькі альтэрнатыўных шляхоў да каранёвага, то ён выбірае найболей хуткі. Ён параўноўвае Path Cost гэтых шляхоў. Той порт, з якога прыйшоў BPDU з найменшай Path Cost становіцца каранёвым (Root Port).
Кошты портаў, якія прысвойваюцца аўтаматычна можна паглядзець у табліцы:
Хуткасць перадачы дадзеных порта
Кошт порта
10 Мб/с
2 000 000
100 Мб/с
200 000
1 Гб / с
20 000
10 Гб / с
2 000
Ролі і статусы партоў
Парты камутатара маюць некалькі статутаў і роляў портаў.
Статусы партоў (для STP):
- Disabled - неактыўны.
- Blocking - слухае BPDU, але не перадае. Дадзеныя не перадае.
- Listening - слухае і перадае BPDU. Дадзеныя не перадае.
- Learning - слухае і перадае BPDU. Рыхтуецца да перадачы дадзеных - запаўняе табліцу MAC-адрасоў.
- Forwarding - перадае дадзеныя, слухае і перадае BPDU.
Час сыходжання STP – 30-50 секунд. Пасля ўключэння камутатара ўсе парты праходзяць праз усе статуты. У кожным статусе порт знаходзіцца некалькі секунд. З-за гэтага прынцыпу дзеяння STP мае такі працяглы час сыходжання. RSTP мае менш статусаў партоў.
Статусы партоў (для RSTP):
- Discarding - неактыўны.
- Discarding - слухае BPDU, але не перадае. Дадзеныя не перадае.
- Discarding - слухае і перадае BPDU. Дадзеныя не перадае.
- Learning - слухае і перадае BPDU. Рыхтуецца да перадачы дадзеных - запаўняе табліцу MAC-адрасоў.
- Forwarding - перадае дадзеныя, слухае і перадае BPDU.
- У RSTP статусы Disabled, Blocking і Listening аб'яднаны ў адзін - Discarding.
Ролі партоў:
- Root port - порт, праз які перадаюцца дадзеныя. Ён служыць найболей хуткім шляхам да каранёвага камутатара.
- Designated port - порт, праз які перадаюцца дадзеныя. Вызначаны для кожнага сегмента LAN.
- Alternate port - порт, праз які дадзеныя не перадаюцца. Ён з'яўляецца альтэрнатыўным шляхам да каранёвага камутатара.
- Backup port - порт, праз які дадзеныя не перадаюцца. Ён з'яўляецца рэзервовым шляхам для сегмента, дзе ўжо падлучаны адзін порт з падтрымкай RSTP. Backup port выкарыстоўваецца, калі два канала камутатара падлучаныя да аднаго сегмента (чытай хабу).
- Disabled port - на дадзеным порце адключаны RSTP.
Выбар Root Port апісаны вышэй. Як выбіраецца Designated port?
У першую чаргу давайце вызначым, што такое сегмент LAN. Сегмент LAN - гэта калізійны дамен. Для камутатара ці маршрутызатара кожны порт утворыць асобны калізійны дамен. Сегмент LAN - канал паміж камутатарамі або маршрутызатарамі. Калі казаць пра хаб, то ў хаба ўсе парты знаходзяцца ў адным калізійным дамене.
На адзін сегмент прызначаецца толькі адзін Designated Port.
У выпадку з сегментамі, дзе ўжо ёсць Root Port'ы, усё зразумела. Другі порт сегмента становіцца Designated Port.
Але застаюцца рэзервовыя каналы, дзе будзе адзін Designated Port і адзін Alternate Port. Як яны будуць выбірацца? Designated Port стане порт з найменшым Path Cost да каранёвага камутатара. Калі Path Cost роўныя, то Designated Port будзе той порт, які размяшчаецца на камутатары з найменшым Bridge ID. Калі і Bridge ID роўныя, то Designated Port становіцца порт з найменшым нумарам. Другі порт будзе Alternate.
Застаўся апошні момант: калі порце прызначаецца роля Backup? Як ужо пісалася вышэй, Backup port выкарыстоўваецца толькі ў тым выпадку, калі два канала камутатара падлучаныя да аднаго сегмента, гэта значыць да хаба. У гэтым выпадку Designated Port выбіраецца сапраўды па тым жа самым крытэрам:
- Найменшы Path Cost да каранёвага камутатара.
- Найменшы Bridge ID.
- Найменшы Port ID.
Максімальная колькасць прылад у сетцы
Стандарт IEEE 802.1D не прад'яўляе строгіх патрабаванняў па колькасці прылад у ЛВС з RSTP. Але стандарт рэкамендуе выкарыстоўваць не больш за 7 камутатараў у адной галінцы (не больш за 7 хопаў), г.зн. не больш за 15 у кольцы. Пры перавышэнні гэтага значэння пачынае павялічвацца час збежнасці сеткі.
Падрабязнасці рэалізацыі ERR.
Агульныя звесткі
Час збежнасці
Час сыходжання ERR - 15 мс. Пры максімальнай колькасці камутатараў у кольцы і наяўнасці спалучэння кольцаў - 18 мс.
Магчымыя тапалогіі
ERR не дазваляе свабодна аб'ядноўваць прылады як RSTP. ERR мае выразныя тапалогіі, якія можна выкарыстоўваць:
- кальцо
- Дубляванае кольца
- Спалучэнне да трох кольцаў
кальцо
Калі ў ERR аб'ядноўваюцца ўсе камутатары ў адно кольца, то на кожным камутатары неабходна наладзіць парты, якія будуць удзельнічаць у пабудове кольца.
Падвойнае кольца
Камутатары могуць быць аб'яднаны ў падвойнае кольца, што значна павялічвае надзейнасць кольца.
Абмежаванні падвойнага кольца:
- Падвойнае кольца не можа быць скарыстана для спалучэння камутатараў з іншымі кольцамі. Для гэтага неабходна выкарыстоўваць Ring Coupling.
- Падвойнае кольца не можа быць скарыстана для кольца спалучэння.
Спалучэнне кольцаў
Пры спалучэнні ў сетцы можа быць не больш за 200 прылад.
Спалучэнне кольцаў мае на ўвазе аб'яднанне астатніх кольцаў у яшчэ адно кольца.
Калі кольца падлучаецца да кольца спалучэння праз адзін камутатар, тое гэта завецца спалучэнне кольцаў праз адзін камутатар. Калі да кольца спалучэння падлучаецца два камутатара з лакальнага кольца, тое гэта будзе спалучэнне праз два камутатара.
Пры спалучэнні праз адзін камутатар на прыладзе задзейнічаюцца абодва порта. Час сыходжання ў гэтым выпадку будзе складаць прыкладна 15-17 мс. Пры такім спалучэнні камутатар спалучэння будзе кропкай адмовы, т.я. страціўшы гэты камутатар, губляецца адразу ўсё кольца. Спалучэнне праз два камутатара дазваляе пазбегнуць гэтага.
Магчыма спалучаць дубляваныя кольцы.
Кантроль шляху
Функцыя Path Control дазваляе наладзіць парты, праз якія будуць перадавацца дадзеныя ў штатным рэжыме працы. Калі канал адмовіць і сетка перабудуецца на рэзервовую тапалогію, то пасля ўзнаўлення канала, сетка перабудавацца зваротна на зададзеную тапалогію.
Гэтая функцыя дазваляе зэканоміць на рэзервовым кабелі. Больш таго заўсёды будзе вядома выкарыстоўваная тапалогія для траблшутинга.
Асноўная тапалогія перамыкаецца на рэзервовую за 15 мс. Зваротнае пераключэнне пры аднаўленні сеткі будзе займаць каля 30 мс.
абмежаванні:
- Не можа быць выкарыстаны разам з Dual Ring.
- Функцыя павінна быць уключана на ўсіх камутатарах у сетцы.
- Адзін з камутатараў наладжваецца як майстар Path Control.
- Аўтаматычны пераход на асноўную тапалогію пасля ўзнаўлення ажыццяўляецца праз 1 секунду па змаўчанні (дадзены параметр можна змяніць пры дапамозе SNMP у дыяпазоне ад 0 з да 99 з).
прынцып дзеяння
Прынцып працы ERR
Для прыкладу разгледзім шэсць камутатараў - 1-6. Камутатары аб'яднаны ў кольца. Кожны камутатар выкарыстоўвае два порта для падлучэння да кольца і захоўвае іх статуты. Камутатары перасылаюць статуты партоў адзін аднаму. Гэтыя дадзеныя прылады выкарыстоўваюць для ўстаноўкі зыходнага стану партоў.
У партоў усяго дзве ролі - Блакаваны и Экспедыцыя.
Камутатар з найбольшым MAC-адрасам блакуе ў сябе порт. Усе астатнія парты ў кольцы перадаюць дадзеныя.
Калі Blocked port перастае працаваць, то наступны порт з найвялікім MAC-адрасам становіцца Blocked.
Пасля загрузкі камутатары пачынаюць пасылаць Ring Protocol Data Unit (R-PDU). R-PDU перадаецца пры дапамозе multicast. R-PDU - гэта сэрвіснае паведамленне, як і BPDU ў RSTP. R-PDU змяшчае статусы партоў камутатара і яго MAC-адрас.
Алгарытм дзеянняў пры адмове канала
Калі канал адмаўляе, камутатары пасылаюць R-PDU для апавяшчэння аб змене статуту портаў.
Алгарытм дзеянняў пры аднаўленні канала
Калі які адмовіў канал уводзіцца ў працу, камутатары пасылаюць R-PDU для апавяшчэння аб змене статуту портаў.
Камутатар з найбольшым MAC-адрасам становіцца новым каранёвым камутатарам.
Які адмовіў канал становіцца рэзервовым.
Пасля аднаўлення адзін з партоў канала застаецца заблакаваным, а другі пераводзіцца ў стан forwarding. Заблакаваным портам становіцца порт з найбольшай хуткасцю. Калі хуткасці роўныя, то заблакаваным стане порт камутатара з найбольшым MAC-адрасам. Гэты прынцып дазваляе заблакаваць порт, які пяройдзе са стану blocked у стан forwarding з максімальнай хуткасцю.
Максімальная колькасць прылад у сетцы
Максімальная колькасць камутатараў у ERR кольцы - 200.
Узаемадзеянне ERR і RSTP
RSTP можна выкарыстоўваць у спалучэнні з ERR. Але кольца RSTP і кольца ERR павінны перасякацца толькі праз адзін камутатар.
Рэзюмэ
ERR выдатна падыходзіць для арганізацыі тыпавых тапалогій. Напрыклад, кольца або дубляванае кольца.
Падобныя тапалогіі часта прымяняюцца для рэзервавання на прамысловых аб'ектах.
Больш за тое, пры дапамозе ERR другую тапалогію можна рэалізаваць менш надзейна, але больш бюджэтна. Гэта можна зрабіць пры дапамозе дубляванага кольца.
Але не заўсёды можна прымяніць ERR. Бываюць дастаткова экзатычныя схемы. З адным з нашых заказчыкаў мы тэсціравалі наступную тапалогію.
У дадзеным выпадку ERR прымяніць не ўяўляецца магчымым. Для такой схемы мы выкарыстоўвалі RSTP. У заказчыка было жорсткае патрабаванне па часе збежнасці менш за 3 с. Каб дамагчыся гэтага часу неабходна было дакладна вызначыць каранёвыя камутатары (асноўны і рэзервовы), а таксама кошты партоў у ручным рэжыме.
Як вынік, ERR прыкметна выйграе па часе збежнасці, але не дае такой гнуткасці, якую дае RSTP.
Крыніца: habr.com