Hai moitos recursos dispoñibles en liña sobre o protocolo RSTP. Neste artigo, propoño comparar o protocolo RSTP co protocolo propietario de – Redundancia de anel estendida.
Detalles da implementación de RSTP
Visión global
Tempo de converxencia – 1-10 segundos
Posibles topoloxías - calquera
É unha crenza común que RSTP só permite conectar interruptores nun anel:
Pero o RSTP permite conectar os conmutadores de calquera xeito. Por exemplo, o RSTP pode xestionar esta topoloxía.
Principio de funcionamento
RSTP reduce calquera topoloxía a unha árbore. Un interruptor convértese no centro da topoloxía: o interruptor raíz. O interruptor raíz xestiona a maior cantidade de datos.
O principio do RSTP é o seguinte:
- subministrase enerxía aos interruptores;
- o interruptor raíz está seleccionado;
- os interruptores restantes determinan a ruta máis rápida cara ao interruptor raíz;
- As canles restantes están bloqueadas e convértense en copias de seguridade.
Elección de cambio de raíz
Os conmutadores RSTP intercambian paquetes BPDU. Unha BPDU é un paquete de servizo que contén información RSTP. Hai dous tipos de BPDU:
- Configuración da BPDU.
- Notificación de cambio de topoloxía.
A BPDU de configuración úsase para construír a topoloxía. Só a envía o conmutador raíz. A BPDU de configuración contén:
- ID do remitente (ID da ponte);
- ID da ponte raíz;
- identificador do porto desde o que se enviou este paquete (ID do porto);
- custo da ruta ao conmutador raíz (custo da ruta raíz).
Calquera conmutador pode enviar unha notificación de cambio de topoloxía. Envíase cando cambia a topoloxía.
Despois de acenderse, todos os conmutadores considéranse conmutadores raíz. Comezan a transmitir paquetes BPDU. En canto un conmutador recibe unha BPDU cun ID de ponte inferior ao seu, deixa de considerarse raíz.
O ID da ponte consta de dous valores: o enderezo MAC e a prioridade da ponte. Non podemos cambiar o enderezo MAC. A prioridade da ponte predeterminada é 32768. Se non cambias a prioridade da ponte, o conmutador co enderezo MAC máis baixo converterase no conmutador raíz. O conmutador co enderezo MAC máis baixo é o máis antigo e posiblemente o menos produtivo. Recoméndase determinar manualmente o conmutador raíz na topoloxía. Para iso, configura unha prioridade da ponte baixa (por exemplo, 0) no conmutador raíz. Tamén podes determinar o conmutador raíz de reserva configurándoo nunha prioridade da ponte lixeiramente máis alta (por exemplo, 4096).
Seleccionando unha ruta ao interruptor raíz
O conmutador raíz emite paquetes BPDU a todos os portos activos. As BPDU teñen un campo Custo da ruta. O Custo da ruta representa o custo dunha ruta. Canto maior sexa o custo da ruta, máis tempo tardará un paquete en viaxar. Cando unha BPDU pasa por un porto, o custo engádese ao campo Custo da ruta. Este valor engadido chámase Custo do porto.
Engádese un certo valor ao custo da ruta cando unha BPDU pasa por un porto. Este valor engadido chámase custo do porto e pódese definir manual ou automaticamente.
Cando un conmutador non raíz ten varias rutas alternativas cara á raíz, escolle a máis rápida. Compara os custos das rutas destas rutas. O porto desde o que chegou a BPDU co custo de ruta máis baixo convértese no porto raíz.
Os custos dos portos que se asignan automaticamente pódense ver na táboa:
Taxa de transferencia de datos do porto
Custo do porto
10 Mb/s
2 000 000
100 Mb/s
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
Roles e estados dos portos
Os portos do conmutador teñen varios estados e funcións de porto.
Estados dos portos (para STP):
- Desactivado – inactivo.
- Bloqueo: escoita as BPDU pero non as transmite. Non transmite datos.
- Escoita: escoita e transmite BPDUs. Non transmite datos.
- Aprendizaxe: escoita e transmite BPDUs. Preparación para transmitir datos: enche a táboa de enderezos MAC.
- Reenvío: transmite datos, escoita e transmite BPDUs.
O tempo de converxencia de STP é de 30 a 50 segundos. Despois de acender un conmutador, todos os portos pasan por todos os estados. Cada porto permanece en cada estado durante varios segundos. Este principio de funcionamento é o motivo polo que STP ten un tempo de converxencia tan longo. RSTP ten menos estados de porto.
Estados dos portos (para RSTP):
- Descartando – inactivo.
- Descarte: escoita as BPDU pero non as transmite. Non transmite datos.
- Descarte: escoita e transmite BPDU. Non transmite datos.
- Aprendizaxe: escoita e transmite BPDUs. Preparación para transmitir datos: enche a táboa de enderezos MAC.
- Reenvío: transmite datos, escoita e transmite BPDUs.
- En RSTP, os estados Desactivado, Bloqueo e Escoita combínanse nun só: Descartando.
Roles portuarios:
- Porto raíz: o porto a través do cal se transmiten os datos. Serve como a ruta máis rápida cara ao conmutador raíz.
- Porto designado: un porto a través do cal se transmiten os datos. Defínese para cada segmento LAN.
- Porto alternativo: un porto a través do cal non se transmiten datos. Serve como ruta alternativa ao conmutador raíz.
- Un porto de copia de seguridade é un porto a través do cal non se transmiten datos. Serve como ruta de copia de seguridade para un segmento onde xa hai conectado un porto habilitado para RSTP. Un porto de copia de seguridade úsase cando dúas canles de conmutación están conectadas a un único segmento (é dicir, un concentrador).
- Porto desactivado: o RSTP está desactivado neste porto.
A selección do porto raíz descríbese anteriormente. Como se selecciona o porto designado?
Primeiro de todo, definamos que é un segmento LAN. Un segmento LAN é unha colisión dominioPara un conmutador ou enrutador, cada porto forma un dominio de colisión separado. Un segmento LAN é unha canle entre conmutadores ou enrutadores. Para un concentrador, todos os portos están no mesmo dominio de colisión.
Só se asigna un porto designado por segmento.
Para os segmentos que xa teñen portos raíz, todo está claro. O segundo porto do segmento convértese no porto designado.
Pero aínda hai ligazóns de reserva, cada unha cun porto designado e un porto alternativo. Como se seleccionarán? O porto designado será o porto co menor custo de ruta ao conmutador raíz. Se os custos de ruta son iguais, o porto designado será o porto situado no conmutador co ID de ponte máis baixo. Se os ID de ponte son iguais, o porto designado será o porto co número máis baixo. O segundo porto será o porto alternativo.
Queda un último punto: cando se lle asigna a un porto o rol de copia de seguridade? Como se mencionou anteriormente, un porto de copia de seguridade só se usa cando dúas canles de conmutación están conectadas ao mesmo segmento, é dicir, a un concentrador. Neste caso, o porto designado selecciónase segundo exactamente os mesmos criterios:
- Custo de ruta máis pequeno ao conmutador raíz.
- ID da ponte máis pequena.
- ID do porto máis pequeno.
Número máximo de dispositivos na rede
O estándar IEEE 802.1D non impón requisitos estritos sobre o número de dispositivos nunha LAN con RSTP. Non obstante, o estándar recomenda non usar máis de sete conmutadores nunha soa rama (non máis de sete saltos), é dicir, non máis de 15 nun anel. Superar este límite aumenta o tempo de converxencia da rede.
Detalles da implementación da ERR.
Visión global
Tempo de converxencia
O tempo de converxencia ERR é de 15 ms. Co número máximo de interruptores no anel e emparellamento de anel, é de 18 ms.
Posibles topoloxías
ERR non permite a combinación libre de dispositivos como RSTP. ERR ten topoloxías claras que se poden usar:
- Anel
- Anel duplicado
- Conxugación de ata tres aneis
Anel
Cando todos os interruptores en ERR se combinan nun anel, en cada interruptor é necesario configurar os portos que participarán na construción do anel.
Anel dobre
Os interruptores pódense combinar nun anel dual, o que aumenta significativamente a fiabilidade do anel.
Limitacións do anel dobre:
- Non se pode usar un anel dual para acoplar interruptores a outros aneis. Para este propósito, débese usar o acoplamento de aneis.
- Non se pode usar un anel dobre para o anel de apareamento.
Conxugación de aneis
Cando están emparellados, pode haber un máximo de 200 dispositivos na rede.
A conxugación de aneis implica combinar outros aneis nun anel máis.
Se un anel está conectado a un anel de apareamento a través dun interruptor, chámase acoplamento de aneis a través dun interruptorSe dous interruptores do anel local están conectados ao anel de acoplamento, isto será emparellamento mediante dous interruptores.
Ao emparellarse a través dun único conmutador, utilízanse ambos os portos do dispositivo. O tempo de converxencia neste caso será de aproximadamente 15-17 ms. Con este emparellamento, o conmutador de emparellamento será un único punto de fallo, xa que a perda deste conmutador destrúe inmediatamente todo o anel. O emparellamento a través de dous conmutadores evita isto.
É posible emparellar aneis duplicados.
Control de ruta
A función de control de rutas permíteche configurar os portos a través dos cales se transmitirán os datos durante o funcionamento normal. Se falla unha ligazón e a rede cambia a unha topoloxía de reserva, a rede volverá á topoloxía especificada unha vez que se restableza a ligazón.
Esta funcionalidade permíteche aforrar no cable de reserva. Ademais, a topoloxía empregada sempre será coñecida para a resolución de problemas.
A topoloxía primaria cambia á de reserva en 15 ms. Volver á configuración inicial cando se restableza a rede tardará aproximadamente 30 ms.
Limitacións:
- Non se pode usar con anel dual.
- A funcionalidade debe estar activada en todos os conmutadores da rede.
- Un dos interruptores está configurado como mestre de control de ruta.
- A transición automática á topoloxía principal despois da recuperación ocorre despois de 1 segundo por defecto (este parámetro pódese cambiar usando SNMP no rango de 0 s a 99 s).
Principio de funcionamento
Como funciona a ERR
Por exemplo, consideremos seis conmutadores (do 1 ao 6). Os conmutadores están conectados a un anel. Cada conmutador usa dous portos para conectarse ao anel e almacena os seus estados. Os conmutadores reenvían os estados dos portos entre si. Os dispositivos usan estes datos para restablecer os portos.
Os portos só teñen dúas funcións: Bloqueado и Reenvío.
O conmutador co enderezo MAC máis alto bloquea o seu propio porto. Todos os demais portos do anel transmiten datos.
Se un porto bloqueado deixa de funcionar, o seguinte porto co enderezo MAC máis alto pasa a ser bloqueado.
Despois do arranque, os conmutadores comezan a enviar unidades de datos do protocolo de anel (R-PDU). As R-PDU transmítense mediante multicast. As R-PDU son mensaxes de servizo, semellantes ás BPDU en RSTP. As R-PDU conteñen os estados dos portos do conmutador e os seus enderezos MAC.
Algoritmo de accións en caso de fallo do canal
Cando falla unha ligazón, os conmutadores envían R-PDU para notificar aos portos un cambio de estado.
Algoritmo de accións para a restauración de canles
Cando unha ligazón con fallo volve estar en liña, os conmutadores envían R-PDU para notificar o cambio no estado do porto.
O switch co enderezo MAC máis alto convértese no novo switch raíz.
A canle fallida convértese nunha copia de seguridade.
Despois da recuperación, un porto da canle permanece bloqueado, mentres que o outro pasa ao estado de reenvío. O porto coa velocidade máis alta convértese no porto bloqueado. Se as velocidades son iguais, o porto do conmutador co enderezo MAC máis alto convértese no porto bloqueado. Este principio permite que o porto sexa bloqueado cando pasa do estado bloqueado ao estado de reenvío á velocidade máxima.
Número máximo de dispositivos na rede
O número máximo de interruptores nun anel ERR é de 200.
Interacción entre ERR e RSTP
O RSTP pódese usar en combinación con ERR. Non obstante, o anel RSTP e o anel ERR deben intersecarse a través dun só interruptor.
Resumo
ERR é ideal para organizar topoloxías típicas, como un anel ou un anel duplicado.
Estas topoloxías úsanse a miúdo para a redundancia en instalacións industriais.
Ademais, coa ERR, a segunda topoloxía pódese implementar de forma menos fiable pero máis rendible. Isto pódese conseguir usando un anel duplicado.
Pero a ERR non é sempre posible. Algunhas configuracións son bastante exóticas. Probamos a seguinte topoloxía cun dos nosos clientes.
Neste caso, o ERR non é viable. Empregamos RSTP para esta configuración. O cliente tiña un requisito estrito de tempo de converxencia de menos de 3 segundos. Para conseguilo, foi necesario definir claramente os conmutadores raíz (primario e de reserva), así como establecer manualmente os custos dos portos.
Como resultado, ERR gaña significativamente en tempo de converxencia, pero non ofrece a mesma flexibilidade que RSTP.
Fonte: www.habr.com
