Vous pouvez trouver de nombreux documents sur le protocole RSTP sur Internet. Dans cet article, je propose de comparer le protocole RSTP avec le protocole propriétaire de – Redondance d'anneau étendue.
Détails de mise en œuvre RSTP
vue d'ensemble
Temps de convergence – 1-10 s
Topologies possibles - n'importe lequel
Il est largement admis que RSTP permet uniquement de connecter des commutateurs en anneau :
Mais RSTP vous permet de connecter les commutateurs comme vous le souhaitez. Par exemple, RSTP peut gérer cette topologie.
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 transporte le plus de données par lui-même.
Le principe de fonctionnement du RSTP est le suivant :
- l'alimentation est fournie aux commutateurs ;
- le commutateur racine est sélectionné ;
- les commutateurs restants déterminent le chemin le plus rapide vers le commutateur racine ;
- les canaux restants sont bloqués et deviennent une sauvegarde.
Sélection du commutateur racine
Les commutateurs avec RSTP échangent des paquets BPDU. Un BPDU est un paquet de service qui contient des informations RSTP. BPDU est disponible en deux types :
- Configuration BPDU.
- Notification de changement de topologie.
La configuration BPDU est utilisée pour créer la topologie. Seul le commutateur racine l'envoie. La BPDU de configuration contient :
- identifiant de l'expéditeur (ID de pont) ;
- ID du pont racine ;
- identifiant du port à partir duquel ce paquet a été envoyé (Port ID) ;
- coût de la route vers le commutateur racine (Root Path Cost).
N'importe quel commutateur peut envoyer une notification de changement de topologie. Ils sont envoyés lorsque la topologie change.
Après la mise sous tension, tous les commutateurs se considèrent comme des commutateurs racine. Ils commencent à transmettre des paquets BPDU. Dès qu’un switch reçoit un BPDU avec un Bridge ID inférieur au sien, il ne se considère plus comme le switch racine.
Bridge ID se compose de deux valeurs : l'adresse MAC et la priorité du pont. Nous ne pouvons pas changer l'adresse MAC. La priorité du pont par défaut est 32768. Si vous ne modifiez pas la priorité du pont, le commutateur avec l'adresse MAC la plus basse deviendra le commutateur racine. Le commutateur avec la plus petite adresse MAC est le plus ancien et n’est peut-être pas le plus performant. Il est recommandé de définir manuellement le commutateur racine de votre topologie. Pour ce faire, vous devez configurer une petite priorité de pont (par exemple, 0) sur le commutateur racine. Vous pouvez également définir un commutateur racine de secours en lui attribuant une priorité de pont légèrement plus élevée (par exemple, 4096).
Sélection du chemin d'accès au commutateur racine
Le commutateur racine envoie des paquets BPDU à tous les ports actifs. La BPDU possède un champ Coût de chemin. Le coût du chemin désigne le coût du chemin. Plus le coût du chemin est élevé, plus la transmission du paquet est longue. Lorsqu'un BPDU passe par un port, un coût est ajouté au champ Coût du chemin. Le numéro ajouté est appelé Port Cost.
Ajoute une certaine valeur au coût du chemin lorsqu'un BPDU passe par un port. La valeur ajoutée s’appelle le coût du port et peut être déterminée manuellement ou automatiquement. Le coût du port peut être déterminé manuellement ou automatiquement.
Lorsqu'un commutateur non root dispose de plusieurs chemins alternatifs vers la racine, il choisit le plus rapide. Il compare le coût du chemin de ces chemins. Le port à partir duquel le BPDU provient avec le coût de chemin le plus bas devient le port racine.
Les coûts des ports attribués automatiquement peuvent être consultés dans le tableau :
Débit en bauds du port
Coût portuaire
10 Mo/s
+2 (000)000
100 Mo/s
+200 (000)XNUMX XNUMX
1 Go / s
+20 (000)XNUMX XNUMX
10 Go / s
+2 (000)XNUMX XNUMX
Rôles et statuts des ports
Les ports de commutation ont plusieurs statuts et rôles de port.
Statuts des ports (pour STP) :
- Désactivé – inactif.
- Blocage – écoute BPDU, mais ne transmet pas. Ne transmet pas de données.
- Écoute – écoute et transmet BPDU. Ne transmet pas de données.
- Apprentissage – écoute et transmet BPDU. Prépare le transfert de données - remplit le tableau d'adresses MAC.
- Transfert – transfère les données, écoute et transmet le BPDU.
Le temps de convergence STP est de 30 à 50 secondes. Après avoir allumé le commutateur, tous les ports passent par tous les états. Le port reste dans chaque état pendant plusieurs secondes. Ce principe de fonctionnement explique pourquoi STP a un temps de convergence si long. RSTP a moins d’états de port.
Statuts des ports (pour RSTP) :
- Rejet – inactif.
- Rejet – écoute le BPDU, mais ne transmet pas. Ne transmet pas de données.
- Rejet – écoute et transmet le BPDU. Ne transmet pas de données.
- Apprentissage – écoute et transmet BPDU. Prépare le transfert de données - remplit le tableau d'adresses MAC.
- Transfert – transfère les données, écoute et transmet le BPDU.
- Dans RSTP, les statuts Désactivé, Blocage et Écoute sont combinés en un seul – Rejet.
Rôles portuaires :
- Port racine – le port via lequel les données sont transmises. Il constitue le chemin le plus rapide vers le commutateur racine.
- Port désigné – le port par lequel les données sont transmises. Défini pour chaque segment LAN.
- Port alternatif – port via lequel les données ne sont pas transmises. Il s'agit d'un chemin alternatif vers le commutateur racine.
- Port de sauvegarde – port via lequel les données ne sont pas transmises. Il s'agit d'un chemin de sauvegarde pour un segment sur lequel un port compatible RSTP est déjà connecté. Le port de sauvegarde est utilisé si deux canaux de commutation sont connectés à un segment (hub de lecture).
- 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. Le segment LAN est un domaine de collision. Pour un commutateur ou un routeur, chaque port forme un domaine de collision distinct. Le segment LAN est un canal entre des commutateurs ou des routeurs. Si nous parlons du hub, alors le hub a tous ses ports dans le même domaine de collision.
Un seul port désigné est attribué par segment.
Dans le cas de segments où il existe déjà des Root Ports, tout 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 les coûts de chemin sont égaux, le port désigné sera le port situé sur le commutateur avec l'ID de pont le plus bas. Si et Bridge ID sont égaux, alors le port désigné devient le port avec le numéro le plus bas. Le deuxième port sera Alternatif.
Il reste un dernier point : quand le rôle Backup est-il attribué à un port ? Comme déjà écrit ci-dessus, le port de sauvegarde n'est utilisé que lorsque deux canaux de commutation sont connectés au même segment, c'est-à-dire au hub. Dans ce cas, le port désigné est sélectionné en utilisant exactement les mêmes critères :
- Coût de chemin le plus bas vers le commutateur racine.
- ID du plus petit pont.
- Le plus petit identifiant de port.
Nombre maximum d'appareils sur le réseau
La norme IEEE 802.1D n'impose pas d'exigences strictes concernant le nombre d'appareils sur un LAN avec RSTP. Mais la norme recommande de ne pas utiliser plus de 7 commutateurs dans une branche (pas plus de 7 sauts), c'est-à-dire pas plus de 15 dans un ring. Lorsque cette valeur est dépassée, le temps de convergence du réseau commence à augmenter.
Détails de mise en œuvre de l’ERR.
vue d'ensemble
Temps de convergence
Le temps de convergence ERR est de 15 ms. Avec le nombre maximum de commutateurs dans l’anneau et la présence d’un appariement en anneau – 18 ms.
Topologies possibles
ERR ne permet pas de combiner librement les appareils en tant que RSTP. ERR a des topologies claires qui peuvent être utilisées :
- L'anneau
- Bague en double
- Associez jusqu'à trois anneaux
L'anneau
Lorsque ERR combine tous les commutateurs en un seul anneau, il est alors nécessaire de configurer sur chaque commutateur les ports qui participeront à la construction de l'anneau.
Double anneau
Les commutateurs peuvent être combinés en un double anneau, ce qui augmente considérablement la fiabilité de l'anneau.
Limites de la double sonnerie :
- Un double anneau ne peut pas être utilisé pour interfacer des commutateurs avec d’autres anneaux. Pour ce faire, vous devez utiliser le couplage en anneau.
- Un anneau double ne peut pas être utilisé comme anneau d'accouplement.
Anneaux d'appariement
Lors du couplage, il ne peut y avoir plus de 200 appareils sur le réseau.
L'appariement des anneaux consiste à combiner les anneaux restants dans un autre anneau.
Si l'anneau est connecté à l'anneau d'interface via un commutateur, cela s'appelle appairage des anneaux via un seul interrupteur. Si deux commutateurs de l'anneau local sont connectés à l'anneau d'interface, cela sera appairage via deux switchs.
Lors du couplage via un commutateur sur l'appareil, les deux ports sont utilisés. Le temps de convergence dans ce cas sera d'environ 15 à 17 ms. Avec un tel appairage, le commutateur d'appairage sera un point de défaillance, car Ayant perdu cet interrupteur, l'anneau entier est perdu d'un seul coup. Le couplage via deux commutateurs évite cela.
Il est possible de faire correspondre des anneaux en double.
Contrôle de chemin
La fonction Path Control vous permet de configurer les ports via lesquels les données seront transmises en fonctionnement normal. Si le canal tombe en panne et que le réseau est reconstruit selon la topologie de sauvegarde, une fois le canal restauré, le réseau sera reconstruit selon la topologie spécifiée.
Cette fonctionnalité vous permet d'économiser sur le câble de secours. De plus, la topologie utilisée pour le dépannage sera toujours connue.
La topologie principale passe à la topologie de secours en 15 ms. Le retour en arrière une fois le réseau rétabli prendra environ 30 ms.
Restrictions:
- Ne peut pas être utilisé avec Dual Ring.
- La fonctionnalité doit être activée sur tous les commutateurs du réseau.
- L'un des commutateurs est configuré comme maître Path Control.
- La transition automatique vers la topologie principale après la récupération se produit après 1 seconde par défaut (ce paramètre peut être modifié à l'aide de SNMP dans la plage de 0 s à 99 s).
le principe de fonctionnement
Principe de fonctionnement de l'ERR
Par exemple, considérons six commutateurs – 1-6. Les commutateurs sont combinés en un anneau. Chaque commutateur utilise deux ports pour se connecter à l'anneau et stocke leurs statuts. Les commutateurs se transmettent les états des ports. Les appareils utilisent ces données pour définir l'état initial des ports.
Les ports n'ont que deux rôles : Bloqué и Renvoi.
Le commutateur avec l'adresse MAC la plus élevée bloque son port. Tous les autres ports de l'anneau transmettent des données.
Si un port bloqué cesse de fonctionner, le port suivant avec l'adresse MAC la plus élevée devient bloqué.
Une fois démarrés, les commutateurs commencent à envoyer des unités de données de protocole en anneau (R-PDU). R-PDU est transmis en multidiffusion. R-PDU est un message de service, tout comme BPDU dans RSTP. Le R-PDU contient les états des ports du commutateur et son adresse MAC.
Algorithme d'actions en cas de panne de canal
Lorsqu'une liaison échoue, les commutateurs envoient des R-PDU pour avertir que l'état des ports a changé.
Algorithme d'actions lors de la restauration d'une chaîne
Lorsqu'une liaison défaillante est mise en ligne, les commutateurs envoient des R-PDU pour informer les ports d'un changement d'état.
Le commutateur avec l'adresse MAC la plus élevée devient le nouveau commutateur racine.
Le canal défaillant devient un canal de secours.
Après restauration, l'un des ports de canal reste bloqué et le second est transféré à l'état de transfert. Le port bloqué devient le port ayant la vitesse la plus élevée. Si les vitesses sont égales, le port du commutateur avec l'adresse MAC la plus élevée sera bloqué. Ce principe permet de bloquer un port qui passera de l'état bloqué à l'état forwarding à vitesse maximale.
Nombre maximum d'appareils sur 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 via un seul commutateur.
Résumé
ERR est idéal pour organiser des topologies typiques. Par exemple, une bague ou une bague dupliquée.
De telles topologies sont souvent utilisées pour la redondance dans les installations industrielles.
De plus, avec l’aide d’ERR, la deuxième topologie peut être mise en œuvre de manière moins fiable, mais de manière plus rentable. Cela peut être fait en utilisant un anneau en double.
Mais il n'est pas toujours possible d'utiliser ERR. Il existe des schémas assez exotiques. Nous avons testé la topologie suivante avec un de nos clients.
Dans ce cas, l’ERR n’est pas applicable. Pour ce schéma, nous avons utilisé RSTP. Le client avait une exigence stricte en matière de temps de convergence, inférieur à 3 s. Pour atteindre ce délai, il a fallu définir clairement les commutateurs racine (primaires et de secours), ainsi que le coût des ports en mode manuel.
En conséquence, ERR présente un avantage notable en termes de temps de convergence, mais n'offre pas la flexibilité qu'offre RSTP.
Source: habr.com