Podes atopar moitos materiais sobre o protocolo RSTP en Internet. Neste artigo, propoño comparar o protocolo RSTP co protocolo propietario de - Redundancia de anel estendida.
Detalles de implementación de RSTP
Visión global
Tempo de converxencia – 1-10 s
Posibles topoloxías – calquera
Crese amplamente que RSTP só permite conectar interruptores nun anel:
Pero RSTP permítelle conectar os interruptores do xeito que queira. Por exemplo, RSTP pode xestionar esta topoloxía.
Principio de funcionamento
RSTP reduce calquera topoloxía a unha árbore. Un dos interruptores convértese no centro da topoloxía: o interruptor raíz. O interruptor de raíz leva a maioría dos datos por si mesmo.
O principio de funcionamento do RSTP é o seguinte:
- subministración de enerxía aos interruptores;
- o interruptor raíz está seleccionado;
- os interruptores restantes determinan o camiño máis rápido ao interruptor raíz;
- as canles restantes bloqueanse e convértense en backup.
Seleccionando o interruptor de raíz
Conmutadores con RSTP intercambian paquetes BPDU. Unha BPDU é un paquete de servizo que contén información RSTP. BPDU vén en dous tipos:
- Configuración BPDU.
- Notificación de cambio de topoloxía.
A configuración BPDU úsase para construír a topoloxía. Só o interruptor de raíz envíao. A configuración BPDU 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 interruptor raíz (Root Path Cost).
Calquera conmutador pode enviar unha notificación de cambio de topoloxía. Envíanse cando a topoloxía cambia.
Despois de acendelos, todos os interruptores considéranse interruptores raíz. Comezan a transmitir paquetes BPDU. Tan pronto como un interruptor recibe unha BPDU cun ID de ponte inferior ao seu, xa non se considera o interruptor raíz.
Bridge ID consta de dous valores: enderezo MAC e Bridge Priority. Non podemos cambiar o enderezo MAC. Bridge Priority de forma predeterminada é 32768. Se non cambias Bridge Priority, o interruptor co enderezo MAC máis baixo converterase no interruptor raíz. O conmutador co enderezo MAC máis pequeno é o máis antigo e pode que non sexa o máis rendible. Recoméndase que defina manualmente o interruptor raíz da súa topoloxía. Para iso, cómpre configurar unha pequena Bridge Priority (por exemplo, 0) no interruptor raíz. Tamén pode definir un interruptor raíz de copia de seguridade dándolle unha prioridade de ponte un pouco máis alta (por exemplo, 4096).
Seleccionando o camiño ao interruptor raíz
O interruptor raíz envía paquetes BPDU a todos os portos activos. O BPDU ten un campo Path Cost. Path Cost denota o custo do camiño. Canto maior sexa o custo da ruta, máis tempo tardará en transmitirse o paquete. Cando unha BPDU pasa por un porto, engádese un custo ao campo Path Cost. O número engadido chámase Port Cost.
Engade un determinado valor ao custo do camiño cando unha BPDU pasa por un porto. O valor que engade chámase custo do porto e pódese determinar manualmente ou automaticamente. O custo do porto pódese determinar manualmente ou automaticamente.
Cando un interruptor non root ten varios camiños alternativos á raíz, elixe o máis rápido. Compara o custo do camiño destes camiños. O porto do que veu o BPDU co custo de ruta máis baixo convértese no porto raíz.
Os custos dos portos que se asignan automaticamente pódense consultar na táboa:
Taxa de baudios 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
Papeis e estados dos portos
Os portos de conmutación teñen varios estados e funcións de porto.
Estado dos portos (para STP):
- Desactivado - inactivo.
- Bloqueo: escoita BPDU, pero non transmite. Non transmite datos.
- Escoita: escoita e transmite BPDU. Non transmite datos.
- Aprendizaxe: escoita e transmite BPDU. Prepárase para a transferencia de datos: enche a táboa de enderezos MAC.
- Reenvío: reenvía datos, escoita e transmite BPDU.
O tempo de converxencia STP é de 30-50 segundos. Despois de activar o interruptor, todos os portos pasan por todos os estados. O 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.
Estado dos portos (para RSTP):
- Descartando - inactivo.
- Descartar: escoita BPDU, pero non transmite. Non transmite datos.
- Descartar: escoita e transmite BPDU. Non transmite datos.
- Aprendizaxe: escoita e transmite BPDU. Prepárase para a transferencia de datos: enche a táboa de enderezos MAC.
- Reenvío: reenvía datos, escoita e transmite BPDU.
- En RSTP, os estados Desactivado, Bloqueo e Escoita combínanse nun só: Descartar.
Papel do porto:
- Porto raíz: o porto a través do cal se transmiten os datos. Serve como o camiño máis rápido para o cambio de raíz.
- Porto designado: o porto a través do cal se transmiten os datos. Definido para cada segmento de LAN.
- Porto alternativo: porto a través do cal non se transmiten os datos. É un camiño alternativo ao interruptor raíz.
- Porto de copia de seguridade: porto a través do cal non se transfiren os datos. É unha ruta de copia de seguridade para un segmento onde xa está conectado un porto habilitado para RSTP. O porto de copia de seguridade utilízase se hai dúas canles de conmutación conectadas a un segmento (concentrador de lectura).
- Porto desactivado: RSTP está desactivado neste porto.
A elección do porto raíz descríbese anteriormente. Como se selecciona o porto designado?
En primeiro lugar, imos definir o que é un segmento LAN. O segmento LAN é un dominio de colisión. Para un switch ou router, cada porto forma un dominio de colisión separado. O segmento LAN é unha canle entre switches ou routers. Se falamos do hub, entón o hub ten todos os seus portos no mesmo dominio de colisión.
Só se asigna un porto designado por segmento.
No caso dos segmentos nos que xa hai Root Ports, todo está claro. O segundo porto do segmento pasa a ser o porto designado.
Pero quedan canles de reserva, onde haberá un porto designado e un porto alternativo. Como serán seleccionados? O porto designado será o porto co custo de ruta máis baixo ao interruptor raíz. Se os custos da ruta son iguais, entón o porto designado será o porto que se atopa no switch co ID de ponte máis baixo. Se e ID da ponte son iguais, entón o porto designado convértese no porto co número máis baixo. O segundo porto será alternativo.
Hai un último punto: cando se asigna a función de copia de seguranza a un porto? Como xa se escribiu anteriormente, o porto de copia de seguranza só se usa cando se conectan dúas canles de conmutación ao mesmo segmento, é dicir, ao concentrador. Neste caso, seleccionase o porto designado usando exactamente os mesmos criterios:
- Menor custo de ruta ao interruptor raíz.
- Identificación da ponte máis pequena.
- ID do porto máis pequeno.
Número máximo de dispositivos na rede
O estándar IEEE 802.1D non ten requisitos estritos para o número de dispositivos nunha LAN con RSTP. Pero o estándar recomenda usar non máis de 7 interruptores nunha rama (non máis de 7 saltos), é dicir. non máis de 15 nun anel. Cando se supera este valor, o tempo de converxencia da rede comeza a aumentar.
Detalles de implementación de ERR.
Visión global
Tempo de converxencia
O tempo de converxencia ERR é de 15 ms. Co número máximo de interruptores no anel e a presenza de emparellamento de aneis - 18 ms.
Posibles topoloxías
ERR non permite que os dispositivos se combinen libremente como RSTP. ERR ten topoloxías claras que se poden usar:
- Anel
- Anel duplicado
- Emparellar ata tres aneis
Anel
Cando ERR combina todos os interruptores nun anel, entón en cada interruptor é necesario configurar os portos que participarán na construción do anel.
Dobre anel
Os interruptores pódense combinar nun dobre anel, o que aumenta significativamente a fiabilidade do anel.
Limitacións do dobre anel:
- Non se pode usar un anel dual para conectar os interruptores con outros aneis. Para iso, cómpre utilizar Ring Coupling.
- Non se pode usar un anel dobre para un anel de apareamento.
Aneis de emparellamento
Ao sincronizar, non pode haber máis de 200 dispositivos na rede.
O emparellamento de aneis consiste en combinar os aneis restantes noutro anel.
Se o anel está conectado ao anel de interface mediante un interruptor, entón chámase este aneis de emparellamento mediante un interruptor. Se dous interruptores do anel local están conectados ao anel de interface, entón será este emparejamiento mediante dous interruptores.
Cando se vincula a través dun interruptor do dispositivo, utilízanse ambos os dous portos. O tempo de converxencia neste caso será de aproximadamente 15-17 ms. Con tal emparellamento, o interruptor de emparejamento será un punto de falla, porque Tras perder este interruptor, pérdese todo o anel á vez. Emparejar a través de dous interruptores evita isto.
É posible facer coincidir aneis duplicados.
Control de camiños
A función Path Control permítelle configurar os portos polos que se transmitirán os datos en funcionamento normal. Se a canle falla e a rede reconstruíuse coa topoloxía de copia de seguranza, despois de que se restaure a canle, a rede reconstruirase a topoloxía especificada.
Esta función permítelle aforrar no cable de copia de seguridade. Ademais, sempre se coñecerá a topoloxía utilizada para a resolución de problemas.
A topoloxía principal cambia á topoloxía de copia de seguridade en 15 ms. Cambiar cando se restaure a rede levará uns 30 ms.
Limitacións:
- Non se pode usar xunto con Dual Ring.
- A función debe estar activada en todos os interruptores da rede.
- Un dos interruptores está configurado como mestre de control de camiños.
- A transición automática á topoloxía principal despois da recuperación prodúcese despois de 1 segundo por defecto (este parámetro pódese cambiar usando SNMP no intervalo de 0 s a 99 s).
Principio de funcionamento
Principio de funcionamento de ERR
Por exemplo, considere seis interruptores: 1-6. Os interruptores combínanse nun anel. Cada switch usa dous portos para conectarse ao anel e almacena os seus estados. Cambia os estados dos portos de reenvío entre si. Os dispositivos usan estes datos para establecer o estado inicial dos portos.
Os portos só teñen dous papeis: Bloqueado и Reenvío.
O interruptor co enderezo MAC máis alto bloquea o seu porto. Todos os demais portos do anel están a transmitir datos.
Se un porto bloqueado deixa de funcionar, o seguinte porto co enderezo MAC máis alto pasará a ser bloqueado.
Unha vez iniciados, os switches comezan a enviar unidades de datos de protocolo de anel (R-PDU). R-PDU transmítese mediante multidifusión. R-PDU é unha mensaxe de servizo, igual que BPDU en RSTP. A R-PDU contén os estados dos portos de conmutación e o seu enderezo MAC.
Algoritmo de accións en caso de fallo da canle
Cando falla unha ligazón, os switches envían R-PDU para notificar que o estado dos portos cambiou.
Algoritmo de accións ao restaurar unha canle
Cando se conecta unha ligazón fallida, os switches envían R-PDU para notificarlles aos portos un cambio de estado.
O interruptor co enderezo MAC máis alto convértese no novo interruptor raíz.
A canle fallida convértese nunha de reserva.
Despois da restauración, un dos portos da canle permanece bloqueado e o segundo transfírese ao estado de reenvío. O porto bloqueado convértese no porto con maior velocidade. Se as velocidades son iguais, bloquearase o porto do switch co enderezo MAC máis alto. Este principio permítelle bloquear un porto que pasará do estado bloqueado ao estado de reenvío á máxima velocidade.
Número máximo de dispositivos na rede
O número máximo de interruptores nun anel ERR é 200.
Interacción entre ERR e RSTP
RSTP pódese usar en combinación con ERR. Pero o anel RSTP e o anel ERR só deben cruzarse a través dun interruptor.
Resumo
ERR é excelente para organizar topoloxías típicas. Por exemplo, un anel ou un anel duplicado.
Tales topoloxías úsanse a miúdo para a redundancia en instalacións industriais.
Ademais, coa axuda de ERR, a segunda topoloxía pódese implementar de forma menos fiable, pero de forma máis rendible. Isto pódese facer usando un anel duplicado.
Pero non sempre é posible usar ERR. Hai esquemas bastante exóticos. Probamos a seguinte topoloxía cun dos nosos clientes.
Neste caso, non se pode aplicar a ERR. Para este esquema utilizamos RSTP. O cliente tiña un requisito estrito de tempo de converxencia: menos de 3 s. Para acadar este tempo, foi necesario definir claramente os interruptores raíz (principais e de copia de seguridade), así como o custo dos portos en modo manual.
Como resultado, ERR ten unha vantaxe notable en termos de tempo de converxencia, pero non proporciona a flexibilidade que proporciona RSTP.
Fonte: www.habr.com