Il existe de nombreux matériaux en ligne sur le protocole RSTP. Dans cet article, je propose de comparer le protocole RSTP avec le protocole propriétaire de – Redondance de l'anneau étendu.
Détails de la mise en œuvre de RSTP
Informations générales
Temps de convergence – 1-10 c
Topologies possibles – n'importe quelle
Il est couramment admis que RSTP ne permet de relier les commutateurs que dans un anneau :
Mais RSTP permet de connecter les commutateurs de manière arbitraire. Par exemple, ce type de topologie peut être géré par RSTP.
Le principe de fonctionnement
RSTP réduit toute topologie à un arbre. L’un des commutateurs devient le centre de la topologie – le commutateur racine. Le commutateur racine transmet le plus de données.
Le principe de fonctionnement de RSTP est le suivant :
- l'alimentation est fournie aux commutateurs ;
- un commutateur racine est sélectionné ;
- les autres commutateurs déterminent le chemin le plus rapide vers le commutateur racine ;
- les canaux restants sont bloqués et deviennent de secours.
Choix du commutateur racine
Les commutateurs avec RSTP échangent des paquets BPDU. BPDU est un paquet de service qui contient des informations sur RSTP. Il existe deux types de BPDU :
- Configuration BPDU.
- Notification de changement de topologie.
Le Configuration BPDU est utilisé pour construire la topologie. Il n'est envoyé que par le commutateur racine. Le Configuration BPDU contient :
- identifiant de l'expéditeur (Bridge ID) ;
- identifiant du commutateur racine (Root Bridge ID) ;
- identifiant du port à partir duquel ce paquet a été envoyé (Port ID) ;
- coût du chemin vers le commutateur racine (Root Path Cost).
La Notification de changement de topologie peut être envoyée par n'importe quel commutateur. Elle est envoyée en cas de changement de topologie.
Après la mise sous tension, tous les commutateurs se considèrent comme racines. Ils commencent à transmettre des paquets BPDU. Dès qu'un commutateur reçoit un BPDU avec un Bridge ID plus petit que le sien, il cesse de se considérer comme racine.
Le Bridge ID se compose de deux valeurs – l'adresse MAC et la priorité du pont. L'adresse MAC ne peut pas être modifiée. La priorité du pont est, par défaut, de 32768. Si la priorité du pont n'est pas modifiée, le commutateur ayant la plus petite adresse MAC deviendra racine. Le commutateur avec la plus petite adresse MAC est le plus ancien et, peut-être, le moins performant. Il est recommandé de définir manuellement le commutateur racine de la topologie. Pour cela, il faut configurer une faible priorité de pont (par exemple, 0) sur le commutateur racine. Un commutateur racine de secours peut également être défini en lui attribuant une priorité de pont légèrement supérieure (par exemple, 4096).
Choix du chemin vers le commutateur racine
Le commutateur racine envoie des paquets BPDU à tous les ports actifs. BPDU a un champ Coût de Chemin. Le Coût de Chemin désigne le coût du chemin. Plus le coût du chemin est élevé, plus le paquet met de temps à le parcourir. Lorsque le BPDU passe par un port, le coût est ajouté au champ Coût de Chemin. Le nombre ajouté s'appelle Coût de Port.
Lors du passage du BPDU par un port, une valeur spécifique est ajoutée au Coût de Chemin. La valeur ajoutée est appelée Coût de Port et peut être définie manuellement ou automatiquement. Le Coût de Port peut être défini aussi bien manuellement qu'automatiquement.
Lorsqu'un commutateur non racine a plusieurs chemins alternatifs vers le commutateur racine, il choisit le chemin le plus rapide. Il compare les Coûts de Chemin de ces chemins. Le port par lequel le BPDU est arrivé avec le Coût de Chemin le plus bas devient le Port Racine.
Les coûts de port qui sont attribués automatiquement peuvent être consultés dans le tableau suivant :
Vitesse de transmission du port
Coût du port
10 Mo/s
2 000 000
100 Mo/s
200 000
1 Go/s
20 000
10 Go/s
2 000
Rôles et statuts des ports
Les ports du commutateur ont plusieurs statuts et rôles.
Statuts des ports (pour STP) :
- Désactivé – inactif.
- Blocage – écoute les BPDU, mais ne transmet pas. Ne transmet pas de données.
- Écoute – écoute et transmet les BPDU. Ne transmet pas de données.
- Apprentissage – écoute et transmet les BPDU. Prêt à transmettre des données – remplit la table des adresses MAC.
- Transmission – transmet des données, écoute et transmet des BPDU.
Le temps de convergence STP est de 30 à 50 secondes. Après l'allumage du commutateur, tous les ports passent par tous les statuts. Chaque statut dure plusieurs secondes. En raison de ce principe de fonctionnement, le temps de convergence STP est aussi long. RSTP a moins de statuts de ports.
Statuts des ports (pour RSTP) :
- Élimination – inactif.
- Élimination – écoute les BPDU, mais ne transmet pas. Ne transmet pas de données.
- Élimination – écoute et transmet les BPDU. Ne transmet pas de données.
- Apprentissage – écoute et transmet les BPDU. Prêt à transmettre des données – remplit la table des adresses MAC.
- Transmission – transmet des données, écoute et transmet des BPDU.
- Dans RSTP, les statuts Désactivé, Blocage et Écoute sont combinés en un seul – Élimination.
Rôles des ports :
- Port racine – port par lequel les données sont transmises. Il sert de chemin le plus rapide vers le commutateur racine.
- Port désigné – port par lequel les données sont transmises. Défini pour chaque segment LAN.
- Port alternatif – port par lequel les données ne sont pas transmises. Il constitue un chemin alternatif vers le commutateur racine.
- Port de secours – le port par lequel les données ne sont pas transmises. Il constitue un chemin de secours pour le segment où un port prenant en charge RSTP est déjà connecté. Le port de secours est utilisé lorsque deux canaux de commutateur sont connectés à un même segment (c'est-à-dire un hub).
- Port désactivé – RSTP est désactivé sur ce port.
Le choix du Port Racine est décrit ci-dessus. Comment le port désigné est-il sélectionné ?
Tout d'abord, définissons ce qu'est un segment LAN. Un segment LAN est un domaine de collision. domaine. Pour un commutateur ou un routeur, chaque port forme un domaine de collision distinct. Un segment LAN est un canal entre des commutateurs ou des routeurs. En ce qui concerne un hub, tous les ports d'un hub sont dans un même domaine de collision.
Un seul Port Désigné est attribué à un segment.
Dans le cas des segments où il y a déjà des Ports Racines, c'est clair. Le deuxième port du segment devient le Port Désigné.
Mais il reste des canaux de secours, où il y aura un Port Désigné et un Port Alternatif. Comment seront-ils sélectionnés ? Le Port Désigné sera le port ayant le coût de chemin le plus bas vers le commutateur racine. Si le coût du chemin est égal, le Port Désigné sera celui qui se trouve sur le commutateur avec l'ID de pont le plus bas. Si l'ID de pont est identique, le Port Désigné devient le port avec le numéro le plus bas. Le deuxième port sera alternatif.
Il reste un dernier point : quand le port reçoit-il le rôle de secours ? Comme mentionné ci-dessus, le port de secours est utilisé uniquement lorsque deux canaux de commutateur sont connectés à un même segment, c'est-à-dire à un hub. Dans ce cas, le Port Désigné est sélectionné exactement selon les mêmes critères :
- Le coût de chemin le plus bas vers le commutateur racine.
- L'ID de pont le plus bas.
- L'ID de port le plus bas.
Nombre maximal d'appareils dans le réseau
La norme IEEE 802.1D ne fixe pas d'exigences strictes quant au nombre d'appareils dans un LAN avec RSTP. Mais la norme recommande de ne pas utiliser plus de 7 commutateurs sur une seule branche (pas plus de 7 sauts), c'est-à-dire pas plus de 15 en anneau. Si ce nombre est dépassé, le temps de convergence du réseau commence à augmenter.
Détails de la mise en œuvre de l'ERR.
Informations générales
Temps de convergence
Le temps de convergence de l'ERR est de 15 ms. Avec le nombre maximal de commutateurs dans l'anneau et une association des anneaux – 18 ms.
Topologies possibles
L'ERR ne permet pas de fusionner librement des dispositifs comme le RSTP. L'ERR a des topologies claires qui peuvent être utilisées :
- Anneau
- Anneau doublé
- Association de trois anneaux.
Anneau
Lorsque les commutateurs sont réunis dans un anneau ERR, il est nécessaire de configurer les ports sur chaque commutateur qui participeront à la formation de l’anneau.
Anneau double
Les commutateurs peuvent être reliés en un anneau double, ce qui augmente considérablement la fiabilité de l’anneau.
Limitations de l’anneau double :
- Un anneau double ne peut pas être utilisé pour coupler des commutateurs avec d'autres anneaux. Pour cela, il est nécessaire d'utiliser le couplage d'anneaux.
- Un anneau double ne peut pas être utilisé pour l'anneau de couplage.
Couplage d'anneaux
Lors du couplage, le réseau ne peut pas comporter plus de 200 appareils.
Le couplage d'anneaux implique la réunion d'autres anneaux en un anneau supplémentaire.
Si un anneau est connecté à un anneau de couplage via un seul commutateur, cela s'appelle couplage d'anneaux via un seul commutateur. Si deux commutateurs de l’anneau local sont connectés à l’anneau de couplage, cela s'appelle couplage via deux commutateurs.
Lors du couplage via un seul commutateur, les deux ports de l’appareil sont utilisés. Le temps de convergence dans ce cas sera d’environ 15 à 17 ms. Avec ce type de couplage, le commutateur de couplage sera un point de défaillance, car en perdant ce commutateur, l’ensemble de l’anneau est perdu. Le couplage via deux commutateurs permet d’éviter cela.
Il est possible de coupler des anneaux dupliqués.
Contrôle de chemin
La fonction Contrôle de chemin permet de configurer les ports par lesquels les données seront transférées dans un mode de fonctionnement normal. Si le canal échoue et que le réseau se reconstruit sur une topologie de secours, après la restauration du canal, le réseau se remettra à la topologie définie.
Cette fonction permet d’économiser sur le câble de secours. De plus, la topologie utilisée sera toujours connue pour le dépannage.
La topologie principale bascule vers la secours en 15 ms. Le retour à la topologie principale lors de la restauration du réseau prendra environ 30 ms.
Limitations :
- Ne peut pas être utilisé avec l’anneau dual.
- La fonction doit être activée sur tous les commutateurs du réseau.
- Un des commutateurs est configuré comme maître du Contrôle de chemin.
- Le passage automatique à la topologie principale après restauration s’effectue par défaut après 1 seconde (ce paramètre peut être modifié via SNMP dans une plage de 0 à 99 secondes).
Le principe de fonctionnement
Principe de fonctionnement de l’ERR
Prenons l'exemple de six commutateurs - 1-6. Les commutateurs sont regroupés en anneau. Chaque commutateur utilise deux ports pour se connecter à l'anneau et conserve leurs statuts. Les commutateurs échangent les statuts des ports entre eux. Ces données sont utilisées par les appareils pour établir l'état initial des ports.
Les ports n'ont que deux rôles - Bloqué et Transmettre.
Le commutateur avec l'adresse MAC la plus élevée bloque son port. Tous les autres ports dans l'anneau transmettent des données.
Si le port bloqué cesse de fonctionner, le prochain port avec l'adresse MAC la plus élevée devient bloqué.
Après le démarrage, les commutateurs commencent à envoyer l'unité de données du protocole de l'anneau (R-PDU). Le R-PDU est transmis par multicast. Le R-PDU est un message de service, tout comme le BPDU dans RSTP. Le R-PDU contient les statuts des ports du commutateur et son adresse MAC.
Algorithme d'action en cas de défaillance de lien
Lorsque le lien échoue, les commutateurs envoient un R-PDU pour signaler le changement de statut des ports.
Algorithme d'action lors de la restauration du lien
Lorsque le lien défaillant est remis en service, les commutateurs envoient un R-PDU pour signaler le changement de statut des ports.
Le commutateur avec l'adresse MAC la plus élevée devient le nouveau commutateur racine.
Le lien défaillant devient de secours.
Après la restauration, l'un des ports du lien reste bloqué, tandis que l'autre est mis en état de transmission. Le port bloqué est celui avec la vitesse la plus élevée. Si les vitesses sont égales, le port du commutateur avec la plus haute adresse MAC sera bloqué. Ce principe permet de bloquer le port qui passera de l'état bloqué à l'état de transmission avec la vitesse maximale.
Nombre maximal d'appareils dans le réseau
Le nombre maximum de commutateurs dans un anneau ERR est de 200.
Interaction entre ERR et RSTP
RSTP peut être utilisé en combinaison avec ERR. Mais l'anneau RSTP et l'anneau ERR ne doivent se croiser que par un seul commutateur.
Résumé
ERR est bien adapté pour organiser des topologies standard. Par exemple, un anneau ou un anneau redondant.
De telles topologies sont souvent utilisées pour la redondance dans des installations industrielles.
De plus, grâce à ERR, la seconde topologie peut être réalisée de manière moins fiable, mais plus économique. Cela peut être fait par l'intermédiaire d'un anneau redondant.
Cependant, ERR ne peut pas toujours être utilisé. Il existe des schémas suffisamment exotiques. Avec l'un de nos clients, nous avons testé la topologie suivante.
Dans ce cas, il n'est pas possible d'appliquer ERR. Pour ce schéma, nous avons utilisé RSTP. Le client avait une exigence stricte en termes de temps de convergence — moins de 3 secondes. Pour atteindre ce temps, il était nécessaire de déterminer clairement les commutateurs racines (principal et de secours), ainsi que le coût des ports manuellement.
En fin de compte, ERR a un avantage considérable en termes de temps de convergence, mais n'offre pas la flexibilité que propose RSTP.
Source : habr.com
