شما می توانید مطالب زیادی در مورد پروتکل RSTP در اینترنت پیدا کنید. در این مقاله، من پیشنهاد می کنم پروتکل RSTP را با پروتکل اختصاصی از مقایسه کنیم - افزونگی حلقه گسترده.
جزئیات پیاده سازی RSTP
بازنگری
زمان همگرایی – 1-10 ثانیه
توپولوژی های احتمالی - هر
به طور گسترده اعتقاد بر این است که RSTP فقط به سوئیچ ها اجازه می دهد تا به یک حلقه متصل شوند:
اما RSTP به شما این امکان را می دهد که سوئیچ ها را به هر شکلی که می خواهید وصل کنید. به عنوان مثال، RSTP می تواند این توپولوژی را مدیریت کند.
اصل عملیات
RSTP هر توپولوژی را به درخت کاهش می دهد. یکی از سوئیچ ها به مرکز توپولوژی تبدیل می شود - سوئیچ ریشه. سوئیچ ریشه بیشترین داده را از طریق خود حمل می کند.
اصل عملکرد RSTP به شرح زیر است:
- برق به سوئیچ ها تامین می شود.
- سوئیچ ریشه انتخاب شده است.
- سوئیچ های باقی مانده سریع ترین مسیر را برای سوئیچ ریشه تعیین می کنند.
- کانال های باقی مانده مسدود شده و پشتیبان می شوند.
انتخاب روت سوئیچ
سوئیچ ها با RSTP بسته های BPDU را مبادله می کنند. BPDU یک بسته سرویس است که حاوی اطلاعات RSTP است. BPDU در دو نوع موجود است:
- پیکربندی BPDU
- اعلان تغییر توپولوژی
پیکربندی BPDU برای ساخت توپولوژی استفاده می شود. فقط سوئیچ root آن را ارسال می کند. پیکربندی BPDU شامل:
- شناسه فرستنده (شناسه پل)؛
- شناسه روت بریج؛
- شناسه پورتی که این بسته از آن ارسال شده است (شناسه پورت)؛
- هزینه مسیر به سوییچ ریشه (هزینه مسیر ریشه).
هر سوئیچ می تواند یک اعلان تغییر توپولوژی ارسال کند. زمانی که توپولوژی تغییر می کند ارسال می شوند.
پس از روشن شدن، همه سوئیچ ها خود را سوئیچ ریشه می دانند. آنها شروع به انتقال بسته های BPDU می کنند. به محض اینکه یک سوئیچ یک BPDU با شناسه پل پایین‌تر از خودش دریافت می‌کند، دیگر خود را سوئیچ اصلی نمی‌داند.
Bridge ID از دو مقدار - آدرس MAC و Bridge Priority تشکیل شده است. ما نمی توانیم آدرس MAC را تغییر دهیم. Bridge Priority به طور پیش فرض 32768 است. اگر Bridge Priority را تغییر ندهید، سوئیچ با کمترین آدرس MAC تبدیل به سوئیچ ریشه می شود. سوئیچ با کوچکترین آدرس MAC قدیمی ترین است و ممکن است بیشترین عملکرد را نداشته باشد. توصیه می شود که سوئیچ ریشه توپولوژی خود را به صورت دستی تعریف کنید. برای انجام این کار، باید یک Bridge Priority کوچک (مثلاً 0) را روی سوئیچ root پیکربندی کنید. همچنین می توانید یک سوئیچ ریشه پشتیبان را با دادن یک اولویت پل کمی بالاتر (مثلاً 4096) تعریف کنید.
انتخاب مسیر سوئیچ ریشه
سوئیچ ریشه بسته های BPDU را به تمام پورت های فعال ارسال می کند. BPDU دارای یک قسمت هزینه مسیر است. Path Cost نشان دهنده هزینه مسیر است. هر چه هزینه مسیر بیشتر باشد، انتقال بسته بیشتر طول می کشد. هنگامی که یک BPDU از یک پورت عبور می کند، هزینه ای به قسمت Path Cost اضافه می شود. شماره اضافه شده هزینه بندر نامیده می شود.
هنگامی که یک BPDU از یک پورت عبور می کند، مقدار مشخصی به هزینه مسیر اضافه می کند. ارزشی که اضافه می کند هزینه پورت نامیده می شود و می تواند به صورت دستی یا خودکار تعیین شود. هزینه بندر را می توان به صورت دستی یا خودکار تعیین کرد.
هنگامی که یک سوئیچ غیر ریشه چندین مسیر جایگزین برای روت دارد، سریعترین را انتخاب می کند. هزینه مسیر این مسیرها را مقایسه می کند. درگاهی که BPDU از آن با کمترین هزینه مسیر آمده است به Root Port تبدیل می شود.
هزینه پورت هایی که به صورت خودکار اختصاص داده می شوند را می توان در جدول مشاهده کرد:
نرخ پورت باود
هزینه بندر
10 مگابیت بر ثانیه
2 000 000
100 مگابیت بر ثانیه
200 000
1 گیگابایت بر ثانیه
20 000
10 گیگابایت بر ثانیه
2 000
نقش ها و وضعیت های بندر
پورت های سوئیچ دارای چندین وضعیت و نقش پورت هستند.
وضعیت بندر (برای STP):
- غیرفعال - غیر فعال
- مسدود کردن - به BPDU گوش می دهد، اما انتقال نمی دهد. داده ها را منتقل نمی کند.
- گوش دادن - BPDU را گوش می دهد و منتقل می کند. داده ها را منتقل نمی کند.
- یادگیری - BPDU را گوش می دهد و انتقال می دهد. برای انتقال داده آماده می شود - جدول آدرس MAC را پر می کند.
- Forwarding - داده ها را ارسال می کند، BPDU را گوش می دهد و انتقال می دهد.
زمان همگرایی STP 30-50 ثانیه است. پس از روشن کردن سوئیچ، تمام پورت ها از تمام وضعیت ها عبور می کنند. پورت در هر وضعیت برای چند ثانیه باقی می ماند. این اصل عملیاتی به همین دلیل است که STP زمان همگرایی طولانی دارد. RSTP حالت های پورت کمتری دارد.
وضعیت پورت (برای RSTP):
- دور انداختن - غیر فعال.
- دور انداختن - به BPDU گوش می دهد، اما انتقال نمی دهد. داده ها را منتقل نمی کند.
- دور انداختن - BPDU را گوش می دهد و مخابره می کند. داده ها را منتقل نمی کند.
- یادگیری - BPDU را گوش می دهد و انتقال می دهد. برای انتقال داده آماده می شود - جدول آدرس MAC را پر می کند.
- Forwarding - داده ها را ارسال می کند، BPDU را گوش می دهد و انتقال می دهد.
- در RSTP، وضعیت‌های غیرفعال، مسدود کردن و گوش دادن در یکی ترکیب می‌شوند - Discarding.
نقش های بندری:
- پورت ریشه - درگاهی که داده ها از طریق آن منتقل می شوند. این به عنوان سریعترین مسیر برای سوئیچ ریشه عمل می کند.
- پورت تعیین شده - درگاهی که داده ها از طریق آن منتقل می شوند. برای هر بخش LAN تعریف شده است.
- پورت جایگزین - درگاهی که داده ها از طریق آن منتقل نمی شوند. این یک مسیر جایگزین برای سوئیچ ریشه است.
- پورت پشتیبان - درگاهی که داده ها از طریق آن منتقل نمی شوند. این یک مسیر پشتیبان برای بخشی است که در آن یک پورت RSTP فعال قبلاً متصل است. در صورتی که دو کانال سوئیچ به یک سگمنت (Read Hub) متصل شده باشند از پورت پشتیبان استفاده می شود.
- پورت غیرفعال - RSTP در این پورت غیرفعال است.
انتخاب Root Port در بالا توضیح داده شده است. پورت تعیین شده چگونه انتخاب می شود؟
اول از همه، اجازه دهید تعریف کنیم که یک سگمنت LAN چیست. بخش LAN یک دامنه برخورد است. برای یک سوئیچ یا روتر، هر پورت یک دامنه برخورد جداگانه را تشکیل می دهد. بخش LAN یک کانال بین سوئیچ ها یا روترها است. اگر در مورد هاب صحبت کنیم، پس هاب همه پورت های خود را در یک دامنه برخورد دارد.
فقط یک پورت تعیین شده به هر بخش اختصاص داده شده است.
در مورد سگمنت هایی که از قبل Root Port وجود دارد، همه چیز مشخص است. پورت دوم در بخش به بندر تعیین شده تبدیل می شود.
اما کانال‌های پشتیبان باقی می‌مانند، جایی که یک بندر تعیین‌شده و یک پورت جایگزین وجود خواهد داشت. چگونه انتخاب خواهند شد؟ پورت تعیین شده، پورتی با کمترین هزینه مسیر به سوییچ ریشه خواهد بود. اگر هزینه‌های مسیر برابر باشد، پورت تعیین شده پورتی خواهد بود که روی سوئیچ با کمترین شناسه پل قرار دارد. اگر و Bridge ID برابر باشند، درگاه تعیین شده به پورتی با کمترین تعداد تبدیل می شود. پورت دوم جایگزین خواهد بود.
آخرین نکته وجود دارد: نقش Backup چه زمانی به یک پورت اختصاص می یابد؟ همانطور که قبلاً در بالا نوشته شد، پورت Backup تنها زمانی استفاده می شود که دو کانال سوئیچ به یک بخش، یعنی به هاب متصل شوند. در این مورد، بندر تعیین شده دقیقاً با استفاده از معیارهای مشابه انتخاب می شود:
- کمترین هزینه مسیر برای سوئیچ ریشه.
- شناسه کوچکترین پل
- شناسه کوچکترین بندر
حداکثر تعداد دستگاه های موجود در شبکه
استاندارد IEEE 802.1D الزامات سخت گیرانه ای برای تعداد دستگاه های موجود در یک LAN با RSTP ندارد. اما استاندارد توصیه می کند از بیش از 7 سوئیچ در یک شاخه استفاده نکنید (بیش از 7 هاپ)، یعنی. بیش از 15 در یک حلقه نیست. وقتی از این مقدار فراتر رفت، زمان همگرایی شبکه شروع به افزایش می کند.
جزئیات پیاده سازی ERR
بازنگری
زمان همگرایی
زمان همگرایی ERR - 15 میلی ثانیه. با حداکثر تعداد سوئیچ در حلقه و وجود جفت حلقه - 18 میلی ثانیه.
توپولوژی های احتمالی
ERR اجازه نمی دهد که دستگاه ها آزادانه به عنوان RSTP ترکیب شوند. ERR دارای توپولوژی های واضحی است که می توان از آنها استفاده کرد:
- حلقه
- حلقه تکراری
- حداکثر سه حلقه را جفت کنید
حلقه
هنگامی که ERR همه سوئیچ ها را در یک حلقه ترکیب می کند، در هر سوئیچ باید پورت هایی را که در ساخت حلقه مشارکت دارند پیکربندی کنید.
حلقه دوتایی
سوئیچ ها را می توان در یک حلقه دوتایی ترکیب کرد که به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان حلقه را افزایش می دهد.
محدودیت های حلقه دوتایی:
- حلقه دوگانه را نمی توان برای اتصال سوئیچ ها با حلقه های دیگر استفاده کرد. برای این کار باید از Ring Coupling استفاده کنید.
- برای حلقه جفت گیری نمی توان از حلقه دوتایی استفاده کرد.
حلقه های جفت شدن
هنگام جفت شدن، نمی توان بیش از 200 دستگاه در شبکه وجود داشته باشد.
جفت کردن حلقه ها شامل ترکیب حلقه های باقی مانده در حلقه دیگر است.
اگر حلقه از طریق یک سوئیچ به حلقه رابط متصل شود، آنگاه به آن می گویند حلقه های جفت شدن از طریق یک سوئیچ. اگر دو سوئیچ از حلقه محلی به حلقه رابط متصل شوند، این کار خواهد بود جفت شدن از طریق دو سوئیچ.
هنگام جفت شدن از طریق یک سوئیچ در دستگاه، از هر دو پورت استفاده می شود. زمان همگرایی در این حالت تقریباً 15-17 میلی ثانیه خواهد بود. با چنین جفت سازی، سوئیچ جفت شدن نقطه شکست خواهد بود، زیرا با از دست دادن این سوئیچ، کل حلقه به یکباره گم می شود. جفت شدن از طریق دو سوئیچ از این امر جلوگیری می کند.
امکان تطبیق حلقه های تکراری وجود دارد.
کنترل مسیر
عملکرد Path Control به شما امکان می دهد پورت هایی را که از طریق آنها داده ها در عملکرد عادی منتقل می شوند پیکربندی کنید. اگر کانال از کار بیفتد و شبکه به توپولوژی پشتیبان بازسازی شود، پس از بازیابی کانال، شبکه به توپولوژی مشخص شده دوباره ساخته می شود.
این ویژگی به شما امکان می دهد در کابل پشتیبان صرفه جویی کنید. علاوه بر این، توپولوژی مورد استفاده برای عیب یابی همیشه مشخص خواهد بود.
توپولوژی اصلی در 15 میلی ثانیه به توپولوژی پشتیبان تغییر می کند. زمانی که شبکه بازیابی می شود، برگشت به عقب حدود 30 میلی ثانیه طول می کشد.
محدودیت ها:
- نمی توان همراه با حلقه دوگانه استفاده کرد.
- این ویژگی باید در تمام سوئیچ های شبکه فعال باشد.
- یکی از سوئیچ ها به عنوان یک Master Control پیکربندی شده است.
- انتقال خودکار به توپولوژی اصلی پس از بازیابی پس از 1 ثانیه به طور پیش فرض اتفاق می افتد (این پارامتر را می توان با استفاده از SNMP در محدوده 0 ثانیه تا 99 ثانیه تغییر داد).
اصل عملیات
اصل عملیاتی ERR
به عنوان مثال، شش سوئیچ را در نظر بگیرید - 1-6. سوئیچ ها در یک حلقه ترکیب می شوند. هر سوئیچ از دو پورت برای اتصال به حلقه استفاده می کند و وضعیت آنها را ذخیره می کند. وضعیت های پورت رو به جلو را به یکدیگر تغییر می دهد. دستگاه ها از این داده ها برای تنظیم وضعیت اولیه پورت ها استفاده می کنند.
پورت ها فقط دو نقش دارند - مسدود и حمل و نقل.
سوئیچ با بالاترین آدرس MAC پورت خود را مسدود می کند. تمام پورت های دیگر در حلقه در حال انتقال داده هستند.
اگر پورت مسدود شده از کار بیفتد، پورت بعدی با بالاترین آدرس MAC مسدود می شود.
پس از بوت شدن، سوئیچ ها شروع به ارسال واحدهای داده پروتکل حلقه (R-PDU) می کنند. R-PDU با استفاده از چندپخشی منتقل می شود. R-PDU یک پیام سرویس است، درست مانند BPDU در RSTP. R-PDU شامل وضعیت پورت سوئیچ و آدرس MAC آن است.
الگوریتم اقدامات در صورت خرابی کانال
هنگامی که یک پیوند خراب می شود، سوئیچ ها R-PDU ها را برای اطلاع از تغییر وضعیت پورت ها ارسال می کنند.
الگوریتم اقدامات هنگام بازیابی یک کانال
هنگامی که یک پیوند ناموفق آنلاین می شود، سوئیچ ها R-PDU را ارسال می کنند تا به پورت ها از تغییر وضعیت اطلاع دهند.
سوئیچ با بالاترین آدرس MAC تبدیل به سوئیچ ریشه جدید می شود.
کانال ناموفق به یک کانال پشتیبان تبدیل می شود.
پس از بازیابی، یکی از درگاه های کانال مسدود می ماند و دومی به حالت ارسال منتقل می شود. پورت مسدود شده تبدیل به پورتی با بالاترین سرعت می شود. اگر سرعت ها برابر باشند، درگاه سوئیچ با بالاترین آدرس MAC مسدود می شود. این اصل به شما امکان می دهد پورتی را مسدود کنید که از حالت مسدود شده به حالت فوروارد با حداکثر سرعت حرکت می کند.
حداکثر تعداد دستگاه های موجود در شبکه
حداکثر تعداد سوئیچ در یک حلقه ERR 200 است.
تعامل بین ERR و RSTP
RSTP را می توان در ترکیب با ERR استفاده کرد. اما حلقه RSTP و حلقه ERR فقط باید از طریق یک سوئیچ قطع شوند.
خلاصه
ERR برای سازماندهی توپولوژی های معمولی عالی است. به عنوان مثال، یک حلقه یا یک حلقه تکراری.
چنین توپولوژی‌هایی اغلب برای افزونگی در تاسیسات صنعتی استفاده می‌شوند.
علاوه بر این، با کمک ERR، توپولوژی دوم را می توان با اطمینان کمتر، اما مقرون به صرفه تر پیاده سازی کرد. این را می توان با استفاده از یک حلقه تکراری انجام داد.
اما همیشه امکان استفاده از ERR وجود ندارد. طرح های کاملا عجیب و غریب وجود دارد. ما توپولوژی زیر را با یکی از مشتریان خود آزمایش کردیم.
در این حالت امکان اعمال ERR وجود ندارد. برای این طرح ما از RSTP استفاده کردیم. مشتری یک الزام سخت برای زمان همگرایی داشت - کمتر از 3 ثانیه. برای دستیابی به این زمان لازم بود سوئیچ های ریشه (اصلی و پشتیبان) و همچنین هزینه پورت ها در حالت دستی به وضوح تعریف شوند.
در نتیجه، ERR از نظر زمان همگرایی مزیت قابل توجهی دارد، اما انعطاف پذیری RSTP را فراهم نمی کند.
منبع: www.habr.com