Да предположим, че STP е в състояние на конвергенция. Какво ще се случи, ако свържа превключвател Н директно с кореновия превключвател А? Кореновият мост ще "види", че е получил нов активен порт и ще изпрати BPDU по него.
Превключвател Н, получавайки този кадър с нулева стойност, ще определи стойността на маршрута през новия порт като 0+19=19, при условие че стойността на неговия коренов порт е 76. След това портът на превключвател Н, който преди това беше в състояние disabled, ще премине през всички етапи на преход и ще се превключи в режим на предаване само след 50 секунди. Ако към този превключвател са свързани други устройства, всички те за 50 секунди ще загубят свързаността си с кореновия превключвател и с мрежата като цяло.
По аналогичен начин постъпва и превключвател G, получавайки от превключвател Н кадър BPDU с уведомление за стойност 19. Той променя стойността на своя назначен порт на 19+19=38 и го преопределя като нов коренов порт, защото стойността на предишния му Root Port е 57, което е повече от 38. В този момент отново започват всички етапи на преопределение на портовете с продължителност 50 секунди, и в крайна сметка цялата мрежа ще се срине.
Сега да разгледаме какво ще се случи в подобна ситуация при използване на RSTP. Кореновият превключвател също така ще изпрати BPDU на свързания превключвател Н, но веднага след това ще блокира своя порт. Получавайки този кадър, превключвател Н ще установи, че този маршрут има по-ниска стойност от неговия коренов порт и веднага ще го блокира. След това Н ще изпрати Proposal на кореновия превключвател с молба да отвори нов порт, защото стойността му е по-ниска от стойността на вече съществуващия коренов порт. След като кореновият превключвател се съгласи, той ще разблокира своя порт и ще изпрати Agreement на превключвател Н, след което последният ще направи новия порт свой коренов порт.
В този случай благодарение на механизма Proposal/Agreement преназначението на кореновия порт ще се случи почти мигновено, и всички устройства, свързани с превключвател Н, няма да загубят свързаност с мрежата.
След като назначи нов Root Port, превключвател Н ще преобразува стария коренов порт в алтернативен порт. Същото ще се случи и с превключвател G – той ще обменя съобщения Proposal/Agreement с превключвател Н, ще назначи нов коренов порт и ще блокира останалите портове. След това процесът ще продължи в следващия сегмент на мрежата с превключвател F.
Свитч F, анализирайки цените, ще види, че маршрутът към коренния свитч през долния порт ще струва 57, докато вече съществуващият маршрут през горния порт струва 38, и ще остави всичко така. След като разбира това, свитч G ще блокира порта, ориентиран към F, и ще предава трафика на коренния свитч по новия маршрут G-H-A.
Докато свитч F не получи Proposal/Agreement от свитч G, той ще задържи долния си порт блокиран, за да предотврати образуването на цикли. По този начин виждате, че RSTP е много бърз протокол, който не създава проблеми в мрежата, характерни за STP.
Сега да преминем към разглеждане на командите. Трябва да влезете в режима на глобална конфигурация на свитча и да изберете режима PVST или RPVST с помощта на командата spanning-tree mode . След това трябва да решите как да промените приоритета на конкретен VLAN. За целта се използва командата spanning-tree vlan priority . От последния видеоурок трябва да помните, че приоритетът е число, кратно на 4096 и по подразбиране това число е 32768 плюс номер на VLAN. Ако сте избрали VLAN1, то по подразбиране приоритетът ще бъде 32768+1= 32769.
Защо може да се наложи да променяте приоритета на мрежите? Знаем, че BID се състои от числово значение на приоритета и MAC адреса. MAC адресът на устройството не може да се промени, той има постоянно значение, така че може да се промени само стойността на приоритета.
Представете си, че съществува голяма мрежа, в която всички устройства Cisco са свързани в кръгова схема. Въпреки това по подразбиране е активиран PVST, така че системата ще избере коренния свитч. Ако всички устройства имат еднакъв приоритет, предимство ще има свитчът с най-стария MAC адрес. Обаче това може да е свитч на 10-12 години от остарял модел, който дори няма достатъчно мощност и производителност, за да "води" такава широка мрежа.
В същото време в мрежата може да имате най-новия свитч за няколко хиляди долара, който заради по-голямото значение на MAC адреса е принуден да "подчинява" на стар свитч на цена от няколко стотин долара. Ако старият свитч стане коренния свитч, това е признак за сериозна грешка в проектирането на мрежата.
Затова трябва да влезете в настройките на новия суитч и да зададете минимална стойност на приоритета, например 0. При използване на VLAN1 общата стойност на приоритета ще бъде 0+1=1, и всички останали устройства непрекъснато ще го смятат за коренов суитч.
Сега да си представим следната ситуация. Ако кореновият суитч по някаква причина стане недостъпен, може да искате новият коренов суитч да бъде не какъв да е суитч с по-нисък приоритет, а конкретен суитч с по-добри мрежови функции. В този случай в настройките на Root Bridge се използва команда, която назначава основен и второстепенен коренов суитч: spanning-tree vlan root . Стойността на приоритета за основния суитч Primary ще бъде 32768 - 4096 - 4096 = 24576. За второстепенния суитч Secondary тя се изчислява по формула 32768 - 4096 = 28672.
Не е необходимо да въвеждате тези числа ръчно – системата ще го направи вместо вас автоматично. Така кореновият суитч ще бъде с приоритет 24576, а при неговата недостъпност – суитч с приоритет 28672, като приоритетът на всички останали суитчове по подразбиране не е по-малък от 32768. Така трябва да постъпите, ако не искате системата автоматично да назначава коренов суитч.
Ако искате да видите настройките на протокола STP, трябва да използвате командата show spanning-tree summary. Нека сега разгледаме всички теми, които изучихме днес, с помощта на Packet Tracer. Използвам топология на мрежата с 4 суитча модел 2690, което не е важно, тъй като всички модели суитчове Cisco поддържат STP. Те са свързани помежду си така, че мрежата образува замкнат кръг.
По подразбиране устройствата Cisco работят в режим PSTV+, тоест за конвергенция на всеки порт е необходимо не повече от 20 секунди. Панелът за симулация позволява да се визуализира изпращането на трафик и да се видят параметрите на работата на създадената мрежа.
Виждате какво представлява фрейм STP BPDU. Ако видите обозначение на версия 0, означава, че пред вас е STP, тъй като за RSTP се използва версия 2. Тук е посочено и стойността на Root ID, състояща се от приоритета и MAC адреса на кореновия суитч, и равната на него стойност Bridge ID.
Тези стойности са равни, тъй като стойността на маршрута до кореновия суич за SW0 е 0, следователно той самият е кореновият суич. Така след включването на суичовете с използването на STP настъпи автоматичен избор на Root Bridge и мрежата заработи. Виждате, че за предотвратяване на цикли горният порт Fa0/2 на суича SW2 беше прехвърлен в състояние Blocking, но оранжевият цвят на маркера показва това.
Нека преминем към конзолата за настройки на суича SW0 и да използваме една двойка команди. Първата е командата show spanning-tree, след въвеждането на която на екрана ще видим информация за режима PSTV+ за мрежата VLAN1. Ако използваме няколко VLAN, в долната част на прозореца ще се появи още един блок с информация за вторите и следващите мрежи.
Вие виждате, че протоколът STP е наличен по стандарт IEEE, което означава използването на PVSTP+. Технически, това не е стандарт .1d. Тук също е представена информация за Root ID: приоритет 32769, MAC адрес на коренното устройство, стойност 19 и т.н. Следва информация за Bridge ID, в която се декодира стойността на приоритета 32768 +1, и следва друг MAC адрес. Както виждате, сбърках — суичът SW0 не е коренов суич, кореновият суич има друг MAC адрес, посочен в параметрите на Root ID. Мисля, че това е свързано с факта, че SW0 е получил фрейм BPDU с информация, че някой суич в мрежата има по-големи основания да играе роля на коренов.
(бележка на преводача: Root ID – идентификатор на кореновия суич, един и същ за всички устройства от същата мрежа VLAN, работеща по протокол STP, Bridge ID – идентификатор на локалния суич в състава на Root Bridge, който може да е различен за различни суичове и различни VLAN).
Още едно обстоятелство, което показва, че SW0 не е коренов суич – е, че кореновият суич няма Root Port, а в този случай има едновременно Root Port и Designated Port, които са в състояние forwarding. Вие също така виждате типа на свързването p2p, или "точка-точка". Това означава, че портовете fa0/1 и fa0/2 са директно свързани с съседни суичове.
Ако някой порт беше свързан с хъба, типът на свързването щеше да се обозначи като shared, по-късно ще го разгледаме. Ако въведа командата за преглед на обобщената информация show spanning-tree summary, ще видим, че този суич е в режим PVSTP, следва списък с недостъпни функции на порта.
Следва състоянието и броят на портовете, обслужващи VLAN1: blocking 0, listening 0, learning 0, в състояние forwarding в режим STP има 2 портa.
Преди да преминем към суича SW2, нека да разгледаме настройките на суича SW1. За това използваме същата команда show spanning-tree.
Виждате, че MAC адресът на Root ID на суича SW1 е същият, като този на SW0, защото всички устройства в мрежата получават един и същ адрес на Root Bridge при сходство, тъй като се доверяват на избора, направен от протокола STP. Както виждате, SW1 е кореновият суич, защото адресите на Root ID и Bridge ID съвпадат. Освен това тук има съобщение "този суич е коренов".
Още един признак на кореновия суич е, че той няма Root портове, и двата порта са обозначени като Designated. Ако всички портове са показани като Designated и са в състояние forwarding, пред вас е кореновият суич.
Суич SW3 съдържа подобна информация и сега преминавам към SW2, защото един от неговите портове е в състояние Blocking. Използвам командата show spanning-tree и виждаме, че информацията за Root ID и стойността на приоритета са същите като останалите суичове.
Следва да се посочи, че един от портовете е Alternative. Не се притеснявайте от това, стандартът 802.1d го нарича Blocking Port, а в PVSTP блокираният порт винаги се обозначава като Alternative. Така че, този алтернативен порт Fa0/2 е в блокирано състояние, а порт Fa0/1 е Root Port.
Блокираният порт е в сегмента на мрежата между суича SW0 и суича SW2, благодарение на което не се образува цикъл. Както виждате, суичовете използват p2p свързване, тъй като не са свързани с никакви други устройства.
Имаме мрежа, която се събира чрез протокола STP. Сега взимам кабел и директно свързвам суич SW2 с крайния суич SW1. След това всички портове на SW2 ще се обозначават с оранжеви маркери.
Ако използвате командата show spanning-tree summary, ще видите, че първо два порта са в състояние Listening, след това преминават в състояние Learning и след няколко секунди в състояние Forwarding, като цветът на маркера се променя на зелен. В момента, в който въведете командата show spanning-tree, ще видите, че Fa0/1, който по-рано беше Root-порт, сега е преминал в състояние блокиране и е наречен Alternative-порт.
Порт Fa0/3, към който е свързан кабелът на кориковия суич, стана Root-порт, а порт Fa0/2 се превърна в назначен Designated-порт. Нека още веднъж да разгледаме процеса на конвергенция. Ще отсъединя кабела SW2-SW1 и ще се върна към предишната топология. Виждате, че портовете на SW2 първо се блокират и отново стават оранжеви, след което последователно преминават през състоянията Listening и Learning и достигат до състояние Forwarding. При това един порт става зелен, а вторият, свързан с суича SW0, остава оранжев. Процесът на съвпадение отне доста време, ето така работи STP.
Сега нека разгледаме как работи RSTP. Да започнем от суича SW2 и да въведем в неговите настройки командата spanning-tree mode rapid-pvst. Тази команда има само два варианта на параметри: pvst и rapid-pvst, аз използвам втория. След въвеждането на командата суичът преминава в режим RPVST, което може да бъде проверено с командата show spanning-tree.
В началото виждате съобщение, че сега работи протоколът RSTP. Всичко останало остана без промяна. След това трябва да направя същото и за всички останали устройства и с това настройката на RSTP е завършена. Нека разгледаме как работи този протокол, както го направихме за STP.
Отново свързвам суича SW2 директно с кориковия суич SW1 – ще видим колко бързо ще се осъществи конвергенцията. Пиша командата show spanning-tree summary и виждам, че два порта на суича са в състояние Blocking, 1 е в състояние Forwarding.
Виждате, че конвергенцията се е осъществила почти мигновено, така че можете да прецените колко бързо е RSTP в сравнение с STP. След това можем да използваме командата spanning-tree portfast default, която ще преведе всички портове на суича в режим portfast по подразбиране. Това е актуално, ако повечето портове на суича са Edge-порти, свързани директно с хостове. Ако имаме порт, който не е Edge, ние го настройваме обратно в режим spanning-tree.
За конфигуриране на работа с VLAN можете да използвате командата spanning-tree vlan с параметрите priority (задава приоритета на суича за spanning-tree) или root (определя суича като коренов). Ние използваме командата spanning-tree vlan 1 priority, като задаваме приоритет на произволно число, кратно на 4096, в диапазона от 0 до 61440. По този начин можем ръчно да променим приоритета на всеки VLAN.
Можете да въведете командата spanning-tree vlan 1 root с параметрите primary или secondary, за да настроите основния или резервния коренов порт за конкретна мрежа. Ако използвам spanning-tree vlan 1 root primary, този порт ще бъде основният коренов порт за мрежата VLAN1.
Ще въведа командата show spanning-tree и ще видим, че този суич SW2 има приоритет 24577, MAC-адресите на Root ID и Bridge ID са идентични, така че сега той стана коренов суич.
Виждате колко бързо стана сближаването и смяната на ролите на суичовете. Сега ще отменя режима на основен суич с командата no spanning-tree vlan 1 root primary, след което приоритетът му ще се върне към предишната стойност 32769, а ролята на коренов суич отново ще премине на SW1.
Нека видим как работи portfast. Ще въведа командата int f0/1, ще вляза в настройките на този порт и ще използвам командата spanning-tree, след което системата ще предостави подсказки за стойностите на параметрите.
След това ще използвам командата spanning-tree portfast, която може да се въведе с параметрите disable (изключва функцията portfast за този порт) или trunk (включва функцията portfast за този порт дори в режим на транк).
Ако въведете spanning-tree portfast, функцията просто ще се активира на този порт. За активиране на функцията BPDU Guard трябва да се използва командата spanning-tree bpduguard enable, а командата spanning-tree bpduguard disable изключва тази функция.
Бързо ще спомена още едно нещо. Ако за VLAN1 интерфейсът на суича SW2 в посока SW3 е блокиран, то при други настройки за друга VLAN, например VLAN2, този същият интерфейс може да стане коренов порт. По този начин системата може да реализира механизъм за балансиране на натоварването на трафика - в един случай този сегмент на мрежата не се използва, в друг - се използва.
Ще покажа какво се случва, когато при свързването на хъб имаме shared-интерфейс. Ще добавя хъб към схемата и ще го свържа с суича SW2 с два кабела.
Командата show spanning-tree ще отрази следната картина.
Fa0/5 (левият долен порт на суича) става резервен порт, а порт Fa0/4 (десният долен порт на суича) става назначен designated-порт. Типът на двата порта е общ, или shared. Това означава, че сегментът на интерфейсите на хъб-свитча е обща мрежа.
Благодарение на използването на RSTP получихме разделение на алтернативни и резервни портове. Ако прехвърлим суича SW2 в режим pvst с командата spanning-tree mode pvst, ще видим, че интерфейс Fa0/5 отново е преминал в състояние Alternative, тъй като в момента няма разлика между резервния порт и алтернативния порт.
Това беше много дълга лекция и ако не сте разбрали нещо, ви съветвам да я прегледате отново.
Благодарим ви, че останахте с нас. Харесват ли ви нашите статии? Искате ли да видите повече интересни материали? Подкрепете ни, като направите поръчка или ни препоръчате на познати. 30% отстъпка за потребителите на Хабра на уникален аналог на entry-level сървъри, който създадохме специално за вас: (с налични опции за RAID1 и RAID10, до 24 ядра и до 40GB DDR4).
Dell R730xd на половин цена? Всичко това само при нас в Нидерландия! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от 99 $! Чете се за това
Източник: habr.com
