Võrgust leiate hulgaliselt materjale RSTP protokolli kohta. Käesolevas artiklis pakun üles võrrelda RSTP protokolli omanäolise protokolliga – Extended Ring Redundancy.
RSTP rakendamise üksikasjad
Ülevaade
Konvergentsi aeg – 1-10 c
Võimalikud topoloogiad – ükskõik milline
Levinud on arvamus, et RSTP võimaldab lüliteid ühendada ainult ringiks:
Kuid RSTP võimaldab lüliteid ühendada ka muus vormis. Näiteks suudab RSTP toime tulla sellise topoloogiaga.
Tööpõhimõte
RSTP viib mis tahes topoloogia puu vormi. Üks lülititest muutub topoloogia keskuseks – juurlülitiks. Juurlüliti edastab läbi ennast kõige rohkem andmeid.
RSTP tööpõhimõte on järgmine:
- toidetakse lüliteid;
- valitakse juurlüliti;
- ülejäänud lülitid määravad kõige kiirema tee juurlülitini;
- ülejäänud kanalid blokeeritakse ja muutuvad reservkanaliteks.
Juurlüliti valimine
RSTP lülitid vahetavad BPDU pakette. BPDU on teenusepakett, mis sisaldab RSTP teavet. BPDU-d on kahte tüüpi:
- Konfiguratsiooni BPDU.
- Topoloogia Muutmise Teade.
Konfiguratsiooni BPDU-d kasutatakse topoloogia loomisel. Seda saadab ainult juur-lüliti. Konfiguratsiooni BPDU sisaldab:
- saatja идентификаторы (Bridge ID);
- juur-lüliti идентификаторы (Root Bridge ID);
- port, millest see pakett saadeti (Port ID);
- tee maksumus juur-lülitile (Root Path Cost).
Topoloogia Muutmise Teadet võib saata iga lüliti. Need saadetakse topoloogia muutmise korral.
Käivitamisel arvavad kõik lülitid end juur-lülititeks. Nad hakkavad saatma BPDU pakette. Niipea kui lüliti saab BPDU, millel on väiksem Bridge ID kui tema enda omal, lõpetab ta end juur-lülitina pidamast.
Bridge ID koosneb kahest väärtusest – MAC-aadressist ja Bridge Priority'st. MAC-aadressi me muuta ei saa. Bridge Priority vaikeväärtus on 32768. Kui Bridge Priority't ei muudeta, siis saab juurswitchiks see, millel on madalaim MAC-aadress. Switch, millel on madalaim MAC-aadress, on vanim ja võib-olla mitte kõige jõudsam. Soovitatakse käsitsi määrata juurswitch topoloogiale. Selleks tuleb juurswitchil seadistada madalam Bridge Priority (näiteks 0). Samuti saab määrata varus juurswitchi, andes talle veidi kõrgema Bridge Priority (näiteks 4096).
Teekonna valik juurswitchini
Juurswitch saadab kõikidele aktiivsetele portidele BPDU pakette. BPDU-l on väli Path Cost. Path Cost tähistab tee maksumust. Mida kõrgem on tee maksumus, seda kauem võtab paketi edastamine. Kui BPDU läbib porti, lisatakse Path Cost'i väljadele maksumus. Lisatud arvu nimetatakse Port Cost'iks.
Path Cost lisab teatud väärtuse, kui BPDU läbib mõnda porti. See väärtus, mida lisatakse, nimetatakse portide sisendiks (Port Cost) ja seda saab määrata nii käsitsi kui ka automaatselt. Port Cost võib olla määratud nii käsitsi kui ka automaatselt.
Kui mitte-juurkombinaatoril on mitu alternatiivset teed juure juurde, valib ta kõige kiirema. Ta võrdleb nende teede Path Cost'i. Port, kust BPDU tuli madalaima Path Cost'iga, saab juurporti (Root Port).
Automaatne portide hinnang on nähtav tabelis:
Pordi andmeedastuskiirus
Pordi hind
10 Mbit/s
2 000 000
100 Mbit/s
200 000
1 Gbit/s
20 000
10 Gbit/s
2 000
Portide rollid ja staatused
Kombinaatori portidel on mitmeid staatuseid ja rolle.
Pordi staatused (STP jaoks):
- Disabled – mitteaktiivne.
- Blocking – kuulab BPDU, kuid ei edasta. Andmeid ei edastata.
- Listening – kuulab ja edastab BPDU. Andmeid ei edastata.
- Learning – kuulab ja edastab BPDU. Valmistub andmete edastamiseks — täidab MAC-aadresside tabelit.
- Forwarding – edastab andmeid, kuulab ja edastab BPDU.
STP konvergeerimise aeg on 30-50 sekundit. Pärast lüliti sisselülitamist läbivad kõik pordid kõik olekud. Igas olekus viibib port paar sekundit. Selle toimimise põhimõtte tõttu on STP konvergeerimise aeg nii pikk. RSTP-l on vähem olekuid.
Pordid olekud (RSTP jaoks):
- Discarding – mitteaktiivne.
- Discarding – kuulab BPDU-d, kuid ei edasta. Andmeid ei edastata.
- Discarding – kuulab ja edastab BPDU-d. Andmeid ei edastata.
- Learning – kuulab ja edastab BPDU. Valmistub andmete edastamiseks — täidab MAC-aadresside tabelit.
- Forwarding – edastab andmeid, kuulab ja edastab BPDU.
- RSTP-s on olekud Disabled, Blocking ja Listening ühendatud ühte – Discarding.
Pordi rollid:
- Root port – port, mille kaudu andmed edastatakse. See on kiireim tee juur-lülitisse.
- Designated port – port, mille kaudu andmed edastatakse. Määratud igas LAN segment.
- Alternate port – port, mille kaudu andmed ei edastata. See on alternatiivne tee juur-lülitisse.
- Backup port – port, mille kaudu andmed ei edastata. See on reservtee segmentide jaoks, kus on juba ühendatud üks RSTP toetav port. Backup porti kasutatakse, kui kaks lülitikanalit on ühendatud ühte segmenti (loe: hubi).
- Disabled port – RSTP on sellel pordil välja lülitatud.
Root Port'i valik on kirjeldatud eespool. Kuidas valitakse Designated port?
Esiteks määratleme, mis on LAN segment. LAN segment on kollisiooniala. domeeni. Iga lüliti või ruuteri jaoks moodustab iga port eraldi kollisioonidomeeni. LAN segment on kanal lülitite või ruuteri vahel. Kui rääkida hub'ist, siis hub'ile kuuluvad kõik pordid ühte kollisioonidomeeni.
Ühele segmentile määratakse ainult üks Designated Port.
Segmentide puhul, kus juba on Root Port'id, on kõik selge. Teine port segmendis muutub Designated Port'iks.
Kuid jäävad reserveeritud kanalid, kus on üks Designated Port ja üks Alternate Port. Kuidas neid valitakse? Designated Port'iks saab port, mille Path Cost on minimaalne juurkommutatorini. Kui Path Cost'id on võrdsed, siis Designated Port on see port, mis asub kommutatoril, mille Bridge ID on väikseim. Kui ka Bridge ID'd on võrdsed, siis Designated Port muutub portiks, mille numbriks on vähim. Teine port on Alternate.
Viimane hetk: millal määratakse port Backup roll? Nagu juba varem mainitud, kasutatakse Backup porti ainult siis, kui kaks konnektori kanalit on ühendatud ühe segmentiga, st hubiga. Sel juhul valitakse Designated Port täpselt samade kriteeriumite alusel:
- Madalaim Path Cost juurkonnektorini.
- Madalaim Bridge ID.
- Madalaim Port ID.
Maksimaalne seadmete arv võrgus
IEEE 802.1D standard ei kehtesta ranget nõuet seadmete arvu kohta LAN-is RSTP-ga. Kuid standard soovitab kasutada mitte rohkem kui 7 konnektorit üksikuks haruks (mitte rohkem kui 7 hüpet), st mitte rohkem kui 15 ringis. Kui see arv ületatakse, hakkab võrgu konvergentsi aeg suurenema.
ERR rakenduse detailid.
Ülevaade
Konvergentsi aeg
ERR konvergentsi aeg – 15 ms. Maksimaalse konnektorite arvu korral ringis ja rõngaste ühendamisel – 18 ms.
Võimalikud topoloogiad
ERR ei lase seadmeid vabalt ühendada nagu RSTP. ERR-l on selged topoloogiad, mida saab kasutada:
- Ring
- Dubliingurong
- Kuni kolme rõnga ühendamine
Ring
Kui ERR-is ühendatakse kõik lülitid ühte rõngasse, tuleb igas lülitis seadistada pordid, mis osalevad rõnga loomises.
Topelt rõngas
Lülitid saavad olla ühendatud topelt rõngastikku, mis suurendab rõnga usaldusväärsust märkimisväärselt.
Topelt ringi piirangud:
- Topelt rõngast ei saa kasutada lülitite ühendamiseks teiste rõngastega. Selleks tuleb kasutada Ring Coupling-i.
- Topelt rõngast ei saa kasutada ühenduste ringiks.
Rõngaste ühinemine
Rõngaste ühinemisel ei tohi võrgus olla rohkem kui 200 seadet.
Rõngaste ühinemine tähendab teiste rõngaste ühendamist uuesti ühte rõngasse.
Kui rõngas ühendatakse ühenduste ringiga ühe lüliti kaudu, siis seda nimetatakse rõngaste ühendamiseks ühe lüliti kaudu. Kui ühenduste ringiga ühendatakse kaks lülitit kohalikust rõngast, siis seda nimetatakse ühenduseks kahe lüliti kaudu.
Ühe lülitiga ühendamisel kasutatakse seadmes mõlemat porti. Sel juhul on konvergentsi aeg umbes 15–17 ms. Sel moel toimib konvergentsi lüliti riketepunktina, kuna selle kaotamine tähendab, et kogu ring langeb välja. Kaupa kahe lüliti kaudu aitab seda vältida.
Duplicaaditud ringe on võimalik ühendada.
Path Control
Path Control funktsioon võimaldab seadistada porte, mille kaudu andmed vahetatakse normaalses töörežiimis. Kui kanal ebaõnnestub ja võrgustik ümber ehitatakse varuvõrgustikule, siis pärast kanali taastekkimist taastatakse võrk määratud topoloogiale.
See funktsioon võimaldab säästa varukaablilt. Veelgi enam, alati on teada, milline topoloogia kasutatakse tõrkeotsinguks.
Peamine topoloogia vahetub varuvõrgule 15 ms jooksul. Tagasi vahetamine võrgu taastumisel võtab umbes 30 ms.
Piirangud:
- Ei saa kasutada koos Dual Ringiga.
- Funktsioon peab olema lubatud kõigis võrgu lülitites.
- Üks lülititest seadistatakse Path Control meistriks.
- Peamine topoloogia automaatne üleminek taastumise järel toimub vaikimisi 1 sekundi jooksul (seda parameetrit saab muuta SNMP abil vahemikus 0 kuni 99 sekundit).
Tööpõhimõte
ERR tööpõhimõte
Vaatame näiteks kuut lülitit – 1-6. Lülitid on ühendatud rõngasse. Iga lüliti kasutab rõngaga ühendamiseks kahte porti ja salvestab nende staatuseid. Lülitid edastavad üksteisele portide staatuseid. Need andmed aitavad seadmetel portide algseisundi määrata.
Portidel on vaid kaks rolli – Blokeeritud ja Edastamine.
Lüliti, millel on suurim MAC-aadress, blokeerib enda porti. Kõik teised portid ringis edastavad andmeid.
Kui Blokeeritud port lakkab töötamast, muutub järgmine port suurima MAC-aadressiga Blokeerituks.
Pärast käivitamist hakkavad lülitid saatma Ring Protocol Data Unit (R-PDU). R-PDU edastatakse multicast'i kaudu. R-PDU on teenuseteade, nagu BPDU RSTP-s. R-PDU sisaldab lüliti portide staatuseid ja selle MAC-aadressi.
Käitumisalgoritm kanalihäire korral
Kui kanal ebaõnnestub, saadavad lülitid R-PDU, et teavitada portide staatuste muutumisest.
Tegutsemisjuhised kanali taastamiseks
Kui rikki läinud kanal taas tööle hakatakse, saadavad lülitid R-PDU, et teavitada sadamate oleku muutusest.
Suurima MAC-aadressiga lülitist saab uus juurlüliti.
Rikki läinud kanal muutub varuuks.
Pärast taastamist jääb üks kanali sadamatest blokeerituks ja teine lülitatakse edastamise olekusse. Blokeerituks muutub sadam, millel on kõrgeim kiirus. Kui kiirus on sama, siis muutub blokeerituks see lülitin, millel on kõrgeim MAC-aadress. See põhimõte võimaldab blokeerida sadama, mis läheb olekust „blokeeritud“ olekusse „edastamine“ maksimaalse kiirusena.
Maksimaalne seadmete arv võrgus
Maksimaalne lülitite arv ERR ringis on 200.
ERR ja RSTP koostöö
RSTP-d saab kasutada koos ERR-iga. Kuid RSTP ja ERR ringid peavad kokku minema ainult ühe lüliti kaudu.
Kokkuvõte
ERR sobib suurepäraselt tüüpiliste topoloogiate loomiseks. Näiteks ring või duublirõngas.
Selliseid topoloogiaid kasutatakse sageli varuvarustamiseks tööstuslikes objektides.
Lisaks on ERR-i abil võimalik teist topoloogiat realiseerida vähem usaldusväärselt, kuid odavamalt. Seda võib teha topeltringi abil.
Kuid ERR-i kohaldamine ei ole alati võimalik. On piisavalt eksootilisi skeeme. Ühe meie kliendi puhul testisime järgmist topoloogiat.
Antud juhul ei olnud ERR-i rakendamine võimalik. Sellise skeemi jaoks kasutasime RSTP-d. Kliendi nõue oli rangelt ajakontroll – alla 3 sekundi. Selle aja saavutamiseks tuli selgelt määratleda juureruuterid (peamine ja reserveeritud) ning portide kulud käsitsi.
Kokkuvõttes saavuttaa ERR märkimisväärse eelise ajakontrollis, kuid ei paku sellist paindlikkust, nagu RSTP.
Allikas: habr.com
