Du kan finde en masse materialer om RSTP-protokollen på internettet. I denne artikel foreslår jeg at sammenligne RSTP-protokollen med den proprietære protokol fra – Udvidet ringredundans.
RSTP-implementeringsdetaljer
Oversigt
Konvergens tid – 1-10 sek
Mulige topologier - nogen
Det er en udbredt opfattelse, at RSTP kun tillader, at switches forbindes til en ring:
Men RSTP giver dig mulighed for at forbinde switches på den måde, du vil. For eksempel kan RSTP håndtere denne topologi.
Princippet om drift
RSTP reducerer enhver topologi til et træ. En af switchene bliver topologiens centrum - rodkontakten. Rodswitchen fører flest data gennem sig selv.
Driftsprincippet for RSTP er som følger:
- strømforsyningen til kontakterne;
- rodkontakten er valgt;
- de resterende kontakter bestemmer den hurtigste vej til rodkontakten;
- de resterende kanaler blokeres og bliver backup.
Valg af Root Switch
Switches med RSTP-udveksling BPDU-pakker. En BPDU er en servicepakke, der indeholder RSTP-information. BPDU kommer i to typer:
- Konfiguration BPDU.
- Topologiændringsmeddelelse.
Konfiguration BPDU bruges til at bygge topologien. Kun rodkontakten sender den. Konfiguration BPDU indeholder:
- afsender-id (bro-id);
- Root Bridge ID;
- identifikator for den port, hvorfra denne pakke blev sendt (Port ID);
- omkostningerne ved ruten til rodswitchen (Root Path Cost).
Enhver switch kan sende en topologiændringsmeddelelse. De sendes, når topologien ændres.
Efter tænding betragter alle switche sig selv for at være root switches. De begynder at sende BPDU-pakker. Så snart en switch modtager en BPDU med et lavere Bridge ID end dens eget, betragter den sig ikke længere som root switchen.
Bridge ID består af to værdier - MAC-adresse og Bridge Priority. Vi kan ikke ændre MAC-adressen. Bridge Priority er som standard 32768. Hvis du ikke ændrer Bridge Priority, vil switchen med den laveste MAC-adresse blive root switchen. Switchen med den mindste MAC-adresse er den ældste og er muligvis ikke den mest effektive. Det anbefales, at du manuelt definerer rodkontakten for din topologi. For at gøre dette skal du konfigurere en lille broprioritet (for eksempel 0) på rodswitchen. Du kan også definere en backup-rodswitch ved at give den en lidt højere Bridge-prioritet (for eksempel 4096).
Vælger stien til rodkontakten
Rodswitchen sender BPDU-pakker til alle aktive porte. BPDU'en har et Path Cost-felt. Stiomkostninger angiver omkostningerne ved stien. Jo højere omkostningerne ved stien er, jo længere tid tager det for pakken at blive transmitteret. Når en BPDU passerer gennem en port, tilføjes en omkostning til feltet Path Cost. Det tilføjede nummer kaldes Port Cost.
Tilføjer en vis værdi til Path Cost, når en BPDU passerer gennem en port. Den værdi, der tilføjer, kaldes portomkostningen og kan bestemmes enten manuelt eller automatisk. Port Cost kan bestemmes enten manuelt eller automatisk.
Når en ikke-rodswitch har flere alternative veje til roden, vælger den den hurtigste. Den sammenligner stiomkostningerne for disse stier. Den havn, hvorfra BPDU kom med den laveste Path Cost, bliver Root Port.
Omkostningerne for porte, der tildeles automatisk, kan ses i tabellen:
Port Baud Rate
Havneomkostninger
10 Mb/s
2 000 000
100 Mb/s
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
Portroller og statusser
Switch-porte har flere statusser og portroller.
Portstatusser (for STP):
- Deaktiveret – inaktiv.
- Blokering – lytter til BPDU, men sender ikke. Sender ikke data.
- Lytte – lytter og transmitterer BPDU. Sender ikke data.
- Læring – lytter og overfører BPDU. Forbereder dataoverførsel - udfylder MAC-adressetabellen.
- Videresendelse – videresender data, lytter og transmitterer BPDU.
STP-konvergenstiden er 30-50 sekunder. Efter at have tændt for kontakten, gennemgår alle porte alle statusser. Porten forbliver i hver status i flere sekunder. Dette driftsprincip er grunden til, at STP har så lang en konvergenstid. RSTP har færre porttilstande.
Portstatusser (for RSTP):
- Kassering – inaktiv.
- Kasserer – lytter til BPDU, men sender ikke. Sender ikke data.
- Kassering – lytter og sender BPDU. Sender ikke data.
- Læring – lytter og overfører BPDU. Forbereder dataoverførsel - udfylder MAC-adressetabellen.
- Videresendelse – videresender data, lytter og transmitterer BPDU.
- I RSTP er statussen Deaktiveret, Blokering og Lytte kombineret til én – Kassering.
Port roller:
- Root-port – den port, hvorigennem data overføres. Det fungerer som den hurtigste vej til rodkontakten.
- Designated port – den port, hvorigennem data overføres. Defineret for hvert LAN-segment.
- Alternativ port – port, hvorigennem data ikke overføres. Det er en alternativ vej til root switchen.
- Backup-port – port, hvorigennem data ikke overføres. Det er en backup-sti til et segment, hvor én RSTP-aktiveret port allerede er tilsluttet. Backup-port bruges, hvis to switch-kanaler er forbundet til et segment (læsehub).
- Deaktiveret port – RSTP er deaktiveret på denne port.
Valget af Root Port er beskrevet ovenfor. Hvordan vælges Designated port?
Først og fremmest, lad os definere, hvad et LAN-segment er. LAN-segmentet er et kollisionsdomæne. For en switch eller router danner hver port et separat kollisionsdomæne. LAN-segmentet er en kanal mellem switche eller routere. Hvis vi taler om hub'en, så har hub'en alle sine porte i det samme kollisionsdomæne.
Der er kun tildelt én udpeget port pr. segment.
I tilfælde af segmenter, hvor der allerede er Root Ports, er alt klart. Den anden port på segmentet bliver Designated Port.
Men der er stadig backup-kanaler, hvor der vil være en Designated Port og en Alternativ Port. Hvordan vil de blive udvalgt? Designated Port vil være den port med den laveste Path Cost til root-switchen. Hvis stiomkostningerne er ens, vil den udpegede port være den port, der er placeret på switchen med det laveste bro-id. Hvis og Bridge ID er ens, bliver den Designated Port den port med det laveste nummer. Den anden port vil være Alternativ.
Der er et sidste punkt: Hvornår er backup-rollen tildelt en port? Som allerede skrevet ovenfor, bruges Backup-porten kun, når to switch-kanaler er forbundet til det samme segment, det vil sige til hubben. I dette tilfælde vælges Designated Port efter nøjagtig de samme kriterier:
- Laveste stiomkostning til rodswitchen.
- Mindste bro-id.
- Mindste port-id.
Maksimalt antal enheder på netværket
IEEE 802.1D-standarden har ikke strenge krav til antallet af enheder på et LAN med RSTP. Men standarden anbefaler, at man ikke bruger mere end 7 kontakter i én gren (ikke mere end 7 hop), dvs. ikke mere end 15 i en ring. Når denne værdi overskrides, begynder netværkskonvergenstiden at stige.
ERR implementering detaljer.
Oversigt
Konvergens tid
ERR-konvergenstid – 15 ms. Med det maksimale antal kontakter i ringen og tilstedeværelsen af ringparring – 18 ms.
Mulige topologier
ERR tillader ikke, at enheder frit kan kombineres som RSTP. ERR har klare topologier, der kan bruges:
- The Ring
- Duplikatring
- Par op til tre ringe
The Ring
Når ERR kombinerer alle switches til én ring, så er det på hver switch nødvendigt at konfigurere de porte, der skal deltage i opbygningen af ringen.
Dobbelt ring
Afbrydere kan kombineres til en dobbeltring, hvilket øger ringens pålidelighed markant.
Dobbeltring begrænsninger:
- En dobbeltring kan ikke bruges til at forbinde switches med andre ringe. For at gøre dette skal du bruge Ringkobling.
- En dobbeltring kan ikke bruges til en parring.
Parring af ringe
Ved parring må der ikke være mere end 200 enheder på netværket.
Parring af ringe involverer at kombinere de resterende ringe til en anden ring.
Hvis ringen er forbundet til interfaceringen via en switch, kaldes dette parringsringe gennem én kontakt. Hvis to switches fra den lokale ring er forbundet til interfaceringen, så vil dette være parring via to kontakter.
Ved parring via én switch på enheden bruges begge porte. Konvergenstiden i dette tilfælde vil være ca. 15-17 ms. Med en sådan parring vil parringskontakten være et fejlpunkt, fordi Efter at have mistet denne kontakt, er hele ringen tabt på én gang. Parring gennem to kontakter undgår dette.
Det er muligt at matche duplikerede ringe.
Sti kontrol
Path Control-funktionen giver dig mulighed for at konfigurere de porte, hvorigennem data vil blive transmitteret i normal drift. Hvis kanalen fejler, og netværket genopbygges til backuptopologien, vil netværket blive genopbygget til den angivne topologi, efter at kanalen er gendannet.
Denne funktion giver dig mulighed for at spare på backup-kabel. Desuden vil topologien, der bruges til fejlfinding, altid være kendt.
Hovedtopologien skifter til backuptopologien på 15 ms. At skifte tilbage, når netværket er gendannet, vil tage omkring 30 ms.
begrænsninger:
- Kan ikke bruges sammen med Dual Ring.
- Funktionen skal være aktiveret på alle switche i netværket.
- En af switchene er konfigureret som en Path Control-master.
- Automatisk overgang til hovedtopologien efter gendannelse sker efter 1 sekund som standard (denne parameter kan ændres ved hjælp af SNMP i området fra 0 s til 99 s).
Princippet om drift
Driftsprincip for ERR
Overvej for eksempel seks kontakter - 1-6. Afbrydere er kombineret til en ring. Hver switch bruger to porte til at forbinde til ringen og gemmer deres status. Skifter portstatuss videre til hinanden. Enhederne bruger disse data til at indstille starttilstanden for portene.
Havne har kun to roller - Blokeret и Videresendelse.
Switchen med den højeste MAC-adresse blokerer dens port. Alle andre porte i ringen transmitterer data.
Hvis en blokeret port holder op med at fungere, bliver den næste port med den højeste MAC-adresse blokeret.
Når de er startet, begynder switchene at sende Ring Protocol Data Units (R-PDU'er). R-PDU transmitteres ved hjælp af multicast. R-PDU er en servicemeddelelse ligesom BPDU i RSTP. R-PDU'en indeholder switchportstatusser og dens MAC-adresse.
Algoritme for handlinger i tilfælde af kanalfejl
Når et link svigter, sender switche R-PDU'er for at meddele, at status for portene er ændret.
Algoritme for handlinger ved gendannelse af en kanal
Når et mislykket link kommer online, sender switche R-PDU'er for at underrette portene om en ændring i status.
Switchen med den højeste MAC-adresse bliver den nye root switch.
Den mislykkede kanal bliver en backup-kanal.
Efter gendannelse forbliver en af kanalportene blokeret, og den anden overføres til videresendelsestilstand. Den blokerede port bliver den port med den højeste hastighed. Hvis hastighederne er ens, vil switch-porten med den højeste MAC-adresse blive blokeret. Dette princip giver dig mulighed for at blokere en port, der vil flytte fra blokeret tilstand til videresendelsestilstand med maksimal hastighed.
Maksimalt antal enheder på netværket
Det maksimale antal kontakter i en ERR-ring er 200.
Interaktion mellem ERR og RSTP
RSTP kan bruges i kombination med ERR. Men RSTP-ringen og ERR-ringen må kun krydse hinanden gennem én switch.
Resumé
ERR er fantastisk til at organisere typiske topologier. For eksempel en ring eller en duplikeret ring.
Sådanne topologier bruges ofte til redundans i industrielle faciliteter.
Desuden kan den anden topologi ved hjælp af ERR implementeres mindre pålideligt, men mere omkostningseffektivt. Dette kan gøres ved hjælp af en duplikatring.
Men det er ikke altid muligt at bruge ERR. Der er ret eksotiske ordninger. Vi testede følgende topologi med en af vores kunder.
I dette tilfælde er ERR ikke muligt at anvende. Til denne ordning brugte vi RSTP. Kunden havde et strengt krav til konvergenstid - mindre end 3 s. For at opnå denne tid var det nødvendigt klart at definere rodswitcherne (primær og backup) samt omkostningerne ved portene i manuel tilstand.
Som et resultat har ERR en mærkbar fordel med hensyn til konvergenstid, men giver ikke den fleksibilitet, som RSTP giver.
Kilde: www.habr.com