Podeu trobar molts materials sobre el protocol RSTP a Internet. En aquest article, proposo comparar el protocol RSTP amb el protocol propietari de - Redundància d'anell estesa.
Detalls d'implementació de RSTP
Visió de conjunt
Temps de convergència – 1-10 s
Possibles topologies - cap
Es creu àmpliament que RSTP només permet connectar commutadors en un anell:
Però RSTP us permet connectar commutadors de la manera que vulgueu. Per exemple, RSTP pot gestionar aquesta topologia.
Principi de funcionament
RSTP redueix qualsevol topologia a un arbre. Un dels commutadors es converteix en el centre de la topologia: l'interruptor arrel. El commutador arrel transporta la majoria de dades per si mateix.
El principi de funcionament de RSTP és el següent:
- es subministra energia als interruptors;
- l'interruptor d'arrel està seleccionat;
- els interruptors restants determinen el camí més ràpid cap a l'interruptor arrel;
- els canals restants es bloquegen i es converteixen en còpia de seguretat.
Seleccionant l'interruptor d'arrel
Els commutadors amb RSTP intercanvien paquets BPDU. Un BPDU és un paquet de servei que conté informació RSTP. BPDU es presenta en dos tipus:
- Configuració BPDU.
- Notificació de canvi de topologia.
La configuració BPDU s'utilitza per construir la topologia. Només l'envia l'interruptor d'arrel. La configuració BPDU conté:
- identificador del remitent (ID del pont);
- ID del pont arrel;
- identificador del port des del qual s'ha enviat aquest paquet (ID del port);
- cost de la ruta fins a l'interruptor arrel (Root Path Cost).
Qualsevol commutador pot enviar una notificació de canvi de topologia. S'envien quan canvia la topologia.
Després d'encendre's, tots els interruptors es consideren commutadors root. Comencen a transmetre paquets BPDU. Tan bon punt un commutador rep una BPDU amb un ID de pont inferior al seu, ja no es considera l'interruptor arrel.
Bridge ID consta de dos valors: adreça MAC i Bridge Priority. No podem canviar l'adreça MAC. La prioritat del pont per defecte és 32768. Si no canvieu la prioritat del pont, el commutador amb l'adreça MAC més baixa es convertirà en el commutador arrel. El commutador amb l'adreça MAC més baixa és el més antic i pot ser que no tingui més rendiment. Es recomana que definiu manualment el commutador arrel de la vostra topologia. Per fer-ho, heu de configurar una petita prioritat de pont (per exemple, 0) a l'interruptor arrel. També podeu definir un commutador arrel de còpia de seguretat donant-li una prioritat de pont una mica més alta (per exemple, 4096).
Seleccionant el camí a l'interruptor arrel
El commutador arrel envia paquets BPDU a tots els ports actius. La BPDU té un camp Cost de ruta. Path Cost indica el cost del camí. Com més alt sigui el cost del camí, més temps trigarà a transmetre el paquet. Quan una BPDU passa per un port, s'afegeix un cost al camp Cost del camí. El número afegit s'anomena Port Cost.
Afegeix un cert valor al cost del camí quan una BPDU passa per un port. El valor que s'afegeix s'anomena cost del port i es pot determinar manualment o automàticament. El cost del port es pot determinar manualment o automàticament.
Quan un commutador no root té diversos camins alternatius a l'arrel, tria el més ràpid. Compara el cost del camí d'aquests camins. El port des del qual prové el BPDU amb el cost de ruta més baix es converteix en el port arrel.
Els costos dels ports que s'assignen automàticament es poden veure a la taula:
Velocitat en baudios del port
Cost del port
10 Mb/s
2 000 000
100 Mb/s
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
Rols i estats dels ports
Els ports de commutació tenen diversos estats i funcions de port.
Estats dels ports (per a STP):
- Inhabilitat - inactiu.
- Bloqueig: escolta BPDU, però no transmet. No transmet dades.
- Escolta: escolta i transmet BPDU. No transmet dades.
- Aprenentatge: escolta i transmet BPDU. Es prepara per a la transferència de dades: omple la taula d'adreces MAC.
- Reenviament: reenvia dades, escolta i transmet BPDU.
El temps de convergència STP és de 30-50 segons. Després d'encendre l'interruptor, tots els ports passen per tots els estats. El port roman en cada estat durant uns segons. Aquest principi de funcionament és el motiu pel qual STP té un temps de convergència tan llarg. RSTP té menys estats de port.
Estats dels ports (per a RSTP):
- Descartant - inactiu.
- Descartar: escolta BPDU, però no transmet. No transmet dades.
- Descartar: escolta i transmet BPDU. No transmet dades.
- Aprenentatge: escolta i transmet BPDU. Es prepara per a la transferència de dades: omple la taula d'adreces MAC.
- Reenviament: reenvia dades, escolta i transmet BPDU.
- A RSTP, els estats Desactivat, Bloquejant i Escoltant es combinen en un sol: Descartant.
Rols del port:
- Port arrel: el port a través del qual es transmeten les dades. Serveix com el camí més ràpid cap a l'interruptor d'arrel.
- Port designat: el port a través del qual es transmeten les dades. Definit per a cada segment de LAN.
- Port alternatiu: port a través del qual no es transmeten dades. És una ruta alternativa a l'interruptor d'arrel.
- Port de còpia de seguretat: port a través del qual no es transmeten dades. És una ruta de còpia de seguretat per a un segment on ja hi ha connectat un port habilitat per RSTP. El port de còpia de seguretat s'utilitza si dos canals de commutació estan connectats a un segment (concentrador de lectura).
- Port desactivat: RSTP està desactivat en aquest port.
L'elecció del port arrel es descriu més amunt. Com es selecciona el port designat?
Primer de tot, anem a definir què és un segment LAN. El segment LAN és un domini de col·lisió. Per a un commutador o encaminador, cada port forma un domini de col·lisió independent. El segment LAN és un canal entre commutadors o encaminadors. Si parlem del concentrador, aleshores el concentrador té tots els seus ports en el mateix domini de col·lisió.
Només s'assigna un port designat per segment.
En el cas dels segments on ja hi ha Root Ports, tot està clar. El segon port del segment es converteix en el Port Designat.
Però queden canals de seguretat, on hi haurà un port designat i un port alternatiu. Com seran seleccionats? El port designat serà el port amb el cost de ruta més baix al commutador arrel. Si els costos del camí són iguals, el port designat serà el port que es troba a l'interruptor amb l'identificador de pont més baix. Si i l'ID del pont són iguals, el port designat es converteix en el port amb el nombre més baix. El segon port serà alternatiu.
Hi ha un últim punt: quan s'assigna la funció de còpia de seguretat a un port? Com ja s'ha escrit més amunt, el port de còpia de seguretat només s'utilitza quan dos canals de commutació estan connectats al mateix segment, és a dir, al concentrador. En aquest cas, el port designat es selecciona amb exactament els mateixos criteris:
- Cost del camí més baix al commutador arrel.
- Identificació del pont més petita.
- ID del port més petit.
Nombre màxim de dispositius a la xarxa
L'estàndard IEEE 802.1D no té requisits estrictes pel que fa al nombre de dispositius en una LAN amb RSTP. Però l'estàndard recomana utilitzar no més de 7 interruptors en una branca (no més de 7 salts), és a dir. no més de 15 en un anell. Quan se supera aquest valor, el temps de convergència de la xarxa comença a augmentar.
Detalls de la implementació de l'ERR.
Visió de conjunt
Temps de convergència
El temps de convergència ERR és de 15 ms. Amb el nombre màxim d'interruptors a l'anell i la presència d'aparellament d'anell - 18 ms.
Possibles topologies
ERR no permet que els dispositius es puguin combinar lliurement com a RSTP. ERR té topologies clares que es poden utilitzar:
- L'anell
- Anell duplicat
- Parella fins a tres anells
L'anell
Quan ERR combina tots els interruptors en un anell, llavors a cada commutador cal configurar els ports que participaran en la construcció de l'anell.
Doble anell
Els interruptors es poden combinar en un doble anell, la qual cosa augmenta significativament la fiabilitat de l'anell.
Limitacions de doble anell:
- No es pot utilitzar un anell dual per connectar interruptors amb altres anells. Per fer-ho, heu d'utilitzar Ring Coupling.
- No es pot utilitzar un anell doble per a un anell d'aparellament.
Anells de maridatge
Quan es vincula, no hi pot haver més de 200 dispositius a la xarxa.
L'aparellament d'anells consisteix a combinar els anells restants en un altre anell.
Si l'anell està connectat a l'anell de la interfície a través d'un interruptor, aquest s'anomena anells d'aparellament mitjançant un interruptor. Si dos interruptors de l'anell local estan connectats a l'anell de la interfície, això serà emparellament mitjançant dos interruptors.
Quan es vincula mitjançant un interruptor del dispositiu, s'utilitzen els dos ports. El temps de convergència en aquest cas serà d'aproximadament 15-17 ms. Amb aquest aparellament, l'interruptor d'aparellament serà un punt de fallada, perquè Després d'haver perdut aquest interruptor, es perd tot l'anell alhora. L'aparellament mitjançant dos interruptors evita això.
És possible fer coincidir anells duplicats.
Control de ruta
La funció Path Control permet configurar els ports a través dels quals es transmetran les dades en funcionament normal. Si el canal falla i la xarxa es reconstrueix amb la topologia de còpia de seguretat, després de restaurar el canal, la xarxa es reconstruirà amb la topologia especificada.
Aquesta funció us permet estalviar en el cable de còpia de seguretat. A més, sempre es coneixerà la topologia utilitzada per a la resolució de problemes.
La topologia principal canvia a la topologia de còpia de seguretat en 15 ms. Tornar a canviar quan es restabli la xarxa trigarà uns 30 ms.
Limitacions:
- No es pot utilitzar juntament amb Dual Ring.
- La funció s'ha d'habilitar a tots els commutadors de la xarxa.
- Un dels interruptors està configurat com a mestre de control de ruta.
- La transició automàtica a la topologia principal després de la recuperació es produeix al cap d'1 segon de manera predeterminada (aquest paràmetre es pot canviar mitjançant SNMP en el rang de 0 s a 99 s).
Principi de funcionament
Principi de funcionament de l'ERR
Per exemple, considereu sis interruptors: 1-6. Els interruptors es combinen en un anell. Cada commutador utilitza dos ports per connectar-se a l'anell i emmagatzema els seus estats. Canvia els estats dels ports de reenviament entre si. Els dispositius utilitzen aquestes dades per establir l'estat inicial dels ports.
Els ports només tenen dues funcions: Bloquejat и Reenviament.
El commutador amb l'adreça MAC més alta bloqueja el seu port. Tots els altres ports de l'anell estan transmetent dades.
Si un port bloquejat deixa de funcionar, el següent port amb l'adreça MAC més alta passa a ser bloquejat.
Un cop arrencat, els commutadors comencen a enviar unitats de dades de protocol d'anell (R-PDU). R-PDU es transmet mitjançant multicast. R-PDU és un missatge de servei, igual que BPDU a RSTP. La R-PDU conté els estats del port del commutador i la seva adreça MAC.
Algorisme d'accions en cas de fallada del canal
Quan un enllaç falla, els commutadors envien R-PDU per notificar que l'estat dels ports ha canviat.
Algorisme d'accions en restaurar un canal
Quan un enllaç fallat es connecta, els commutadors envien R-PDU per notificar als ports un canvi d'estat.
El commutador amb l'adreça MAC més alta es converteix en el nou commutador arrel.
El canal fallit es converteix en un de còpia de seguretat.
Després de la restauració, un dels ports del canal roman bloquejat i el segon es transfereix a l'estat de reenviament. El port bloquejat es converteix en el port amb la velocitat més alta. Si les velocitats són iguals, el port del commutador amb l'adreça MAC més alta es bloquejarà. Aquest principi us permet bloquejar un port que passarà de l'estat bloquejat a l'estat de reenviament a la màxima velocitat.
Nombre màxim de dispositius a la xarxa
El nombre màxim d'interruptors en un anell ERR és de 200.
Interacció entre ERR i RSTP
RSTP es pot utilitzar en combinació amb ERR. Però l'anell RSTP i l'anell ERR només s'han de creuar mitjançant un interruptor.
Resum
ERR és ideal per organitzar topologies típiques. Per exemple, un anell o un anell duplicat.
Aquestes topologies s'utilitzen sovint per a la redundància en instal·lacions industrials.
A més, amb l'ajuda de l'ERR, la segona topologia es pot implementar de manera menys fiable, però de manera més rendible. Això es pot fer amb un anell duplicat.
Però no sempre és possible utilitzar ERR. Hi ha esquemes força exòtics. Hem provat la següent topologia amb un dels nostres clients.
En aquest cas, no es pot aplicar l'ERR. Per a aquest esquema hem utilitzat RSTP. El client tenia un requisit estricte de temps de convergència: menys de 3 s. Per aconseguir aquest temps, calia definir clarament els commutadors arrel (primaris i de seguretat), així com el cost dels ports en mode manual.
Com a resultat, ERR té un avantatge notable en termes de temps de convergència, però no ofereix la flexibilitat que proporciona RSTP.
Font: www.habr.com