Gallwch ddod o hyd i lawer o ddeunyddiau am y protocol RSTP ar y Rhyngrwyd. Yn yr erthygl hon, rwy'n bwriadu cymharu'r protocol RSTP â'r protocol perchnogol o – Diswyddiad Cylch Estynedig.
Manylion Gweithredu'r RSTP
Trosolwg
Amser cydgyfeirio – 1-10 s
Topolegau posibl - unrhyw
Credir yn eang bod RSTP ond yn caniatáu i switshis gael eu cysylltu â chylch:
Ond mae RSTP yn caniatáu ichi gysylltu switshis mewn unrhyw ffordd y dymunwch. Er enghraifft, gall RSTP drin y topoleg hon.
Egwyddor gweithredu
Mae RSTP yn lleihau unrhyw dopoleg i goeden. Daw un o'r switshis yn ganol y topoleg - y switsh gwraidd. Mae'r switsh gwraidd yn cario'r mwyaf o ddata drwyddo'i hun.
Mae egwyddor gweithredu RSTP fel a ganlyn:
- cyflenwad pŵer i'r switshis;
- dewisir y switsh gwraidd;
- mae'r switshis sy'n weddill yn pennu'r llwybr cyflymaf i'r switsh gwraidd;
- mae'r sianeli sy'n weddill yn cael eu rhwystro ac yn dod yn wrth gefn.
Dewis y Switch Root
Switsys gyda phecynnau BPDU cyfnewid RSTP. Pecyn gwasanaeth sy'n cynnwys gwybodaeth RSTP yw BPDU. Daw BPDU mewn dau fath:
- Ffurfweddu BPDU.
- Hysbysiad Newid Topoleg.
Ffurfweddu Defnyddir BPDU i adeiladu'r topoleg. Dim ond y switsh gwraidd sy'n ei anfon. Mae ffurfweddiad BPDU yn cynnwys:
- ID anfonwr (Bridge ID);
- ID Pont Gwraidd;
- dynodwr y porthladd yr anfonwyd y pecyn hwn ohono (Port ID);
- cost y llwybr i'r switsh gwraidd (Cost Llwybr Gwraidd).
Gall unrhyw switsh anfon Hysbysiad Newid Topoleg. Cânt eu hanfon pan fydd y topoleg yn newid.
Ar ôl troi ymlaen, mae pob switsh yn ystyried eu hunain yn switshis gwraidd. Maent yn dechrau trosglwyddo pecynnau BPDU. Cyn gynted ag y bydd switsh yn derbyn BPDU gydag ID Pont is na'i un ei hun, nid yw bellach yn ystyried ei hun fel y switsh gwraidd.
Mae ID Pont yn cynnwys dau werth - cyfeiriad MAC a Blaenoriaeth Pont. Ni allwn newid y cyfeiriad MAC. Blaenoriaeth Pont yn ddiofyn yw 32768. Os na fyddwch yn newid Blaenoriaeth Pont, bydd y switsh gyda'r cyfeiriad MAC isaf yn dod yn switsh gwraidd. Y switsh gyda'r cyfeiriad MAC lleiaf yw'r hynaf ac efallai nad dyma'r un sy'n perfformio fwyaf. Argymhellir eich bod yn diffinio switsh gwraidd eich topoleg â llaw. I wneud hyn, mae angen i chi ffurfweddu Blaenoriaeth Pont fach (er enghraifft, 0) ar y switsh gwraidd. Gallwch hefyd ddiffinio switsh gwraidd wrth gefn trwy roi Blaenoriaeth Pont ychydig yn uwch iddo (er enghraifft, 4096).
Dewis y llwybr i'r switsh gwraidd
Mae'r switsh gwraidd yn anfon pecynnau BPDU i bob porthladd gweithredol. Mae gan yr BPDU faes Cost Llwybr. Mae Cost y Llwybr yn dynodi cost y llwybr. Po uchaf yw cost y llwybr, yr hiraf y mae'n ei gymryd i'r pecyn gael ei drosglwyddo. Pan fydd BPDU yn mynd trwy borthladd, ychwanegir cost at y maes Cost Llwybr. Gelwir y rhif ychwanegol yn Port Cost.
Yn ychwanegu gwerth penodol at Gost y Llwybr pan fydd BPDU yn mynd trwy borthladd. Gelwir y gwerth sy'n ychwanegu yn gost y porthladd a gellir ei bennu naill ai â llaw neu'n awtomatig. Gellir pennu Cost Porthladd naill ai â llaw neu'n awtomatig.
Pan fydd gan switsh di-wraidd sawl llwybr amgen i'r gwraidd, mae'n dewis yr un cyflymaf. Mae'n cymharu Cost Llwybr y llwybrau hyn. Y porthladd y daeth y BPDU ohono gyda'r Gost Llwybr isaf yw'r Porthladd Gwraidd.
Gellir gweld costau porthladdoedd a neilltuir yn awtomatig yn y tabl:
Cyfradd Port Baud
Cost porthladd
10 Mbps
2 000 000
100 Mbps
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
Rolau a statws porthladdoedd
Mae gan borthladdoedd switsh sawl statws a rôl porthladd.
Statws porthladd (ar gyfer STP):
- Anabl – anweithgar.
- Blocio - yn gwrando ar BPDU, ond nid yw'n trosglwyddo. Nid yw'n trosglwyddo data.
- Gwrando – gwrando a throsglwyddo BPDU. Nid yw'n trosglwyddo data.
- Dysgu – gwrando a throsglwyddo BPDU. Paratoi ar gyfer trosglwyddo data - yn llenwi'r tabl cyfeiriadau MAC.
- Anfon ymlaen – anfon data ymlaen, gwrando a throsglwyddo BPDU.
Amser cydgyfeirio STP yw 30-50 eiliad. Ar ôl troi'r switsh ymlaen, mae pob porthladd yn mynd trwy bob statws. Mae'r porthladd yn aros ym mhob statws am sawl eiliad. Yr egwyddor weithredu hon yw pam mae gan STP amser cydgyfeirio mor hir. Mae gan RSTP lai o wladwriaethau porthladd.
Statws porthladd (ar gyfer RSTP):
- Gwaredu – anweithgar.
- Gwaredu - gwrando ar BPDU, ond nid yw'n trosglwyddo. Nid yw'n trosglwyddo data.
- Gwaredu – gwrando a throsglwyddo BPDU. Nid yw'n trosglwyddo data.
- Dysgu – gwrando a throsglwyddo BPDU. Paratoi ar gyfer trosglwyddo data - yn llenwi'r tabl cyfeiriadau MAC.
- Anfon ymlaen – anfon data ymlaen, gwrando a throsglwyddo BPDU.
- Yn RSTP, cyfunir y statws Anabl, Blocio a Gwrando yn un - Gwaredu.
Rolau porthladd:
- Porthladd gwraidd – y porthladd y trosglwyddir data drwyddo. Mae'n gweithredu fel y llwybr cyflymaf i'r switsh gwraidd.
- Porthladd dynodedig – y porthladd y trosglwyddir data drwyddo. Wedi'i ddiffinio ar gyfer pob segment LAN.
- Porthladd arall - porthladd lle na chaiff data ei drosglwyddo. Mae'n llwybr amgen i'r switsh gwraidd.
- Porth wrth gefn - porthladd lle na chaiff data ei drosglwyddo. Mae'n llwybr wrth gefn ar gyfer segment lle mae un porthladd wedi'i alluogi gan RSTP eisoes wedi'i gysylltu. Defnyddir porthladd wrth gefn os yw dwy sianel switsh wedi'u cysylltu ag un segment (canolbwynt darllen).
- Porthladd anabl - mae RSTP wedi'i analluogi ar y porthladd hwn.
Disgrifir y dewis o Root Port uchod. Sut mae porthladd dynodedig yn cael ei ddewis?
Yn gyntaf oll, gadewch i ni ddiffinio beth yw segment LAN. Mae'r segment LAN yn barth gwrthdrawiad. Ar gyfer switsh neu lwybrydd, mae pob porthladd yn ffurfio parth gwrthdrawiad ar wahân. Mae segment LAN yn sianel rhwng switshis neu lwybryddion. Os byddwn yn siarad am y canolbwynt, yna mae gan y canolbwynt ei holl borthladdoedd yn yr un parth gwrthdrawiad.
Dim ond un Porthladd Dynodedig sy'n cael ei neilltuo fesul segment.
Yn achos segmentau lle mae Porthladdoedd Gwraidd eisoes, mae popeth yn glir. Yr ail borthladd ar y segment yw'r Porthladd Dynodedig.
Ond erys sianeli wrth gefn, lle bydd un Porthladd Dynodedig ac un Porthladd Amgen. Sut byddant yn cael eu dewis? Porthladd Dynodedig fydd y porthladd â'r Gost Llwybr isaf i'r switsh gwraidd. Os yw Costau'r Llwybr yn gyfartal, yna'r Porthladd Dynodedig fydd y porthladd sydd wedi'i leoli ar y switsh gyda'r ID Pont isaf. Os yw ID a Phontydd yn gyfartal, yna'r Porthladd Dynodedig yw'r porthladd â'r rhif isaf. Bydd yr ail borthladd yn Amgen.
Mae un pwynt olaf: pryd mae'r rôl wrth gefn yn cael ei neilltuo i borthladd? Fel yr ysgrifennwyd eisoes uchod, dim ond pan fydd dwy sianel switsh wedi'u cysylltu â'r un segment, hynny yw, i'r canolbwynt, y defnyddir y porthladd wrth gefn. Yn yr achos hwn, dewisir Porth Dynodedig gan ddefnyddio'r un meini prawf yn union:
- Cost Llwybr Isaf i'r switsh gwraidd.
- ID Pont leiaf.
- ID Porthladd lleiaf.
Uchafswm nifer y dyfeisiau ar y rhwydwaith
Nid oes gan safon IEEE 802.1D ofynion llym ar gyfer nifer y dyfeisiau ar LAN gyda RSTP. Ond mae’r safon yn argymell defnyddio dim mwy na 7 switsh mewn un gangen (dim mwy na 7 hopys), h.y. dim mwy na 15 mewn modrwy. Pan eir y tu hwnt i'r gwerth hwn, mae amser cydgyfeirio'r rhwydwaith yn dechrau cynyddu.
Manylion gweithredu ERR.
Trosolwg
Amser cydgyfeirio
Amser cydgyfeirio ERR yw 15 ms. Gyda'r nifer uchaf o switshis yn y cylch a phresenoldeb paru cylch - 18 ms.
Topolegau posibl
Nid yw ERR yn caniatáu cyfuno dyfeisiau'n rhydd fel RSTP. Mae gan ERR dopolegau clir y gellir eu defnyddio:
- Y Ring
- Modrwy ddyblyg
- Pârwch hyd at dri modrwy
Y Ring
Pan fydd ERR yn cyfuno'r holl switshis yn un cylch, yna ar bob switsh mae angen ffurfweddu'r porthladdoedd a fydd yn cymryd rhan wrth adeiladu'r cylch.
Modrwy dwbl
Gellir cyfuno switshis yn gylch dwbl, sy'n cynyddu dibynadwyedd y cylch yn sylweddol.
Cyfyngiadau cylch dwbl:
- Ni ellir defnyddio cylch deuol i ryngwynebu switshis â modrwyau eraill. I wneud hyn mae angen i chi ddefnyddio Ring Coupling.
- Ni ellir defnyddio cylch dwbl ar gyfer modrwy paru.
Cylchoedd paru
Wrth baru, ni all fod mwy na 200 o ddyfeisiau ar y rhwydwaith.
Mae paru cylchoedd yn golygu cyfuno'r modrwyau sy'n weddill i fodrwy arall.
Os yw'r cylch wedi'i gysylltu â'r cylch rhyngwyneb trwy un switsh, yna gelwir hyn paru cylchoedd trwy un switsh. Os yw dau switsh o'r cylch lleol wedi'u cysylltu â'r cylch rhyngwyneb, yna bydd hyn paru trwy ddau switsh.
Wrth baru trwy un switsh ar y ddyfais, defnyddir y ddau borthladd. Yr amser cydgyfeirio yn yr achos hwn fydd tua 15-17 ms. Gyda pharu o'r fath, bydd y switsh paru yn bwynt o fethiant, oherwydd Ar ôl colli'r switsh hwn, mae'r cylch cyfan yn cael ei golli ar unwaith. Mae paru trwy ddau switsh yn osgoi hyn.
Mae'n bosibl cyfateb modrwyau dyblyg.
Rheoli Llwybr
Mae'r swyddogaeth Rheoli Llwybr yn caniatáu ichi ffurfweddu'r porthladdoedd y bydd data'n cael ei drosglwyddo trwyddynt mewn gweithrediad arferol. Os bydd y sianel yn methu a bod y rhwydwaith yn cael ei ailadeiladu i'r topoleg wrth gefn, yna ar ôl i'r sianel gael ei hadfer, bydd y rhwydwaith yn cael ei ailadeiladu yn ôl i'r topoleg benodedig.
Mae'r nodwedd hon yn eich galluogi i arbed ar gebl wrth gefn. Ar ben hynny, bydd y dopoleg a ddefnyddir ar gyfer datrys problemau bob amser yn hysbys.
Mae'r brif dopoleg yn newid i'r dopoleg wrth gefn mewn 15 ms. Bydd yn cymryd tua 30 ms i newid yn ôl pan fydd y rhwydwaith yn cael ei adfer.
Cyfyngiadau:
- Ni ellir ei ddefnyddio ar y cyd â Cylch Deuol.
- Rhaid galluogi'r nodwedd ar bob switsh yn y rhwydwaith.
- Mae un o'r switshis wedi'i ffurfweddu fel meistr Rheoli Llwybr.
- Mae trosglwyddo awtomatig i'r brif topoleg ar ôl adferiad yn digwydd ar ôl 1 eiliad yn ddiofyn (gellir newid y paramedr hwn gan ddefnyddio SNMP yn yr ystod o 0 s i 99 s).
Egwyddor gweithredu
Egwyddor weithredol ERR
Er enghraifft, ystyriwch chwe switsh - 1-6. Mae switshis yn cael eu cyfuno i gylch. Mae pob switsh yn defnyddio dau borthladd i gysylltu â'r cylch ac yn storio eu statws. Yn newid statws porthladdoedd ymlaen i'w gilydd. Mae'r dyfeisiau'n defnyddio'r data hwn i osod cyflwr cychwynnol y porthladdoedd.
Dim ond dwy rôl sydd gan borthladdoedd - wedi'u Rhwystro и Ymlaen.
Mae'r switsh gyda'r cyfeiriad MAC uchaf yn blocio ei borthladd. Mae pob porthladd arall yn y cylch yn trosglwyddo data.
Os yw porthladd sydd wedi'i Rhwystro yn stopio gweithio, yna bydd y porthladd nesaf gyda'r cyfeiriad MAC uchaf yn dod yn Blociedig.
Ar ôl eu cychwyn, mae switshis yn dechrau anfon Unedau Data Protocol Cylch (R-PDUs). Mae R-PDU yn cael ei drosglwyddo gan ddefnyddio multicast. Mae R-PDU yn neges gwasanaeth, yn union fel BPDU yn RSTP. Mae'r R-PDU yn cynnwys y statws porthladd switsh a'i gyfeiriad MAC.
Algorithm o gamau gweithredu rhag ofn y bydd y sianel yn methu
Pan fydd dolen yn methu, mae switshis yn anfon R-PDUs i hysbysu bod statws y porthladdoedd wedi newid.
Algorithm gweithredoedd wrth adfer sianel
Pan ddaw dolen a fethwyd ar-lein, mae switshis yn anfon R-PDUs i hysbysu'r porthladdoedd am newid mewn statws.
Mae'r switsh gyda'r cyfeiriad MAC uchaf yn dod yn switsh gwraidd newydd.
Mae'r sianel a fethwyd yn dod yn un wrth gefn.
Ar ôl ei adfer, mae un o'r porthladdoedd sianel yn parhau i fod wedi'i rwystro, ac mae'r ail yn cael ei drosglwyddo i'r cyflwr anfon ymlaen. Mae'r porthladd sydd wedi'i rwystro yn dod yn borthladd â'r cyflymder uchaf. Os yw'r cyflymder yn gyfartal, yna bydd y porthladd switsh gyda'r cyfeiriad MAC uchaf yn cael ei rwystro. Mae'r egwyddor hon yn caniatáu ichi rwystro porthladd a fydd yn symud o'r cyflwr sydd wedi'i rwystro i'r cyflwr anfon ymlaen ar y cyflymder uchaf.
Uchafswm nifer y dyfeisiau ar y rhwydwaith
Uchafswm nifer y switshis mewn cylch ERR yw 200.
Rhyngweithio rhwng ERR a RSTP
Gellir defnyddio RSTP ar y cyd ag ERR. Ond dim ond trwy un switsh y mae'n rhaid i'r cylch RSTP a'r cylch ERR groestorri.
Crynodeb
Mae ERR yn wych ar gyfer trefnu topolegau nodweddiadol. Er enghraifft, modrwy neu fodrwy ddyblyg.
Defnyddir topolegau o'r fath yn aml ar gyfer dileu swyddi mewn cyfleusterau diwydiannol.
Ar ben hynny, gyda chymorth ERR, gellir gweithredu'r ail dopoleg yn llai dibynadwy, ond yn fwy cost-effeithiol. Gellir gwneud hyn gan ddefnyddio modrwy ddyblyg.
Ond nid yw bob amser yn bosibl defnyddio ERR. Mae yna gynlluniau eithaf egsotig. Fe wnaethon ni brofi'r topoleg ganlynol gydag un o'n cwsmeriaid.
Yn yr achos hwn, nid yw'n bosibl cymhwyso ERR. Ar gyfer y cynllun hwn defnyddiwyd RSTP. Roedd gan y cwsmer ofyniad llym am amser cydgyfeirio - llai na 3 s. Er mwyn cyflawni'r amser hwn, roedd angen diffinio'r switshis gwraidd yn glir (cynradd ac wrth gefn), yn ogystal â chost y porthladdoedd yn y modd llaw.
O ganlyniad, mae gan ERR fantais amlwg o ran amser cydgyfeirio, ond nid yw'n darparu'r hyblygrwydd y mae RSTP yn ei ddarparu.
Ffynhonnell: hab.com