Az RSTP protokollról rengeteg anyagot találhat az interneten. Ebben a cikkben azt javaslom, hogy hasonlítsa össze az RSTP protokollt a szabadalmaztatott protokollal – Kiterjesztett csengetési redundancia.
Az RSTP megvalósításának részletei
Áttekintés
Konvergencia idő – 1-10 s
Lehetséges topológiák - Bármi
Az általános vélekedés szerint az RSTP csak a kapcsolók gyűrűbe történő csatlakoztatását teszi lehetővé:
De az RSTP lehetővé teszi a kapcsolók tetszőleges módon történő csatlakoztatását. Például az RSTP képes kezelni ezt a topológiát.
A működés elve
Az RSTP minden topológiát fává redukál. Az egyik kapcsoló a topológia középpontjává válik - a gyökérkapcsoló. A gyökérkapcsoló a legtöbb adatot magán keresztül viszi át.
Az RSTP működési elve a következő:
- tápellátást kapnak a kapcsolók;
- a gyökérkapcsoló van kiválasztva;
- a fennmaradó kapcsolók határozzák meg a leggyorsabb utat a gyökérkapcsolóhoz;
- a fennmaradó csatornák blokkolva lesznek, és biztonsági mentésekké válnak.
A Root Switch kiválasztása
RSTP-vel cserélnek BPDU-csomagokat. A BPDU egy szolgáltatáscsomag, amely RSTP információkat tartalmaz. A BPDU két típusban kapható:
- BPDU konfiguráció.
- Értesítés a topológia változásáról.
A konfigurációs BPDU a topológia felépítésére szolgál. Csak a gyökérkapcsoló küldi. A BPDU konfigurációja a következőket tartalmazza:
- feladó azonosítója (Bridge ID);
- Root Bridge ID;
- annak a portnak az azonosítója, amelyről a csomagot küldték (Port ID);
- a gyökérkapcsolóhoz vezető útvonal költsége (Root Path Cost).
Bármely kapcsoló küldhet topológiaváltozási értesítést. A topológia megváltozásakor küldik el őket.
Bekapcsolás után minden kapcsoló root kapcsolónak tekinti magát. Elkezdik továbbítani a BPDU-csomagokat. Amint egy kapcsoló a sajátnál alacsonyabb Bridge ID-vel rendelkező BPDU-t kap, többé nem tekinti magát gyökérkapcsolónak.
A Bridge ID két értékből áll - MAC-címből és Bridge-prioritásból. A MAC-címet nem tudjuk megváltoztatni. A Bridge Priority alapértelmezés szerint 32768. Ha nem módosítja a Bridge Priority értéket, akkor a legalacsonyabb MAC-című kapcsoló lesz a gyökérkapcsoló. A legkisebb MAC-címmel rendelkező kapcsoló a legrégebbi, és előfordulhat, hogy nem a legjobb teljesítményű. Javasoljuk, hogy manuálisan határozza meg a topológia gyökérkapcsolóját. Ehhez be kell állítania egy kis Bridge prioritást (például 0) a gyökérkapcsolón. Úgy is megadhat egy tartalék gyökérkapcsolót, hogy valamivel magasabb hídprioritást ad neki (például 4096).
A gyökérkapcsoló elérési útjának kiválasztása
A gyökérkapcsoló BPDU-csomagokat küld az összes aktív portra. A BPDU rendelkezik egy Útvonalköltség mezővel. Az útvonal költsége az útvonal költségét jelöli. Minél magasabb az útvonal költsége, annál tovább tart a csomag továbbítása. Amikor egy BPDU áthalad egy porton, a rendszer hozzáad egy költséget az Útvonalköltség mezőhöz. A hozzáadott szám neve Port Cost.
Egy bizonyos értéket ad az útvonalköltséghez, amikor egy BPDU áthalad egy porton. A hozzáadott értéket portköltségnek nevezzük, és manuálisan vagy automatikusan meghatározható. A portköltség manuálisan vagy automatikusan is meghatározható.
Ha egy nem root kapcsolónak több alternatív útvonala van a gyökérhez, akkor a leggyorsabbat választja. Összehasonlítja ezen útvonalak útvonalköltségét. Az a port, amelyről a BPDU a legalacsonyabb útvonalköltséggel érkezett, lesz a gyökérport.
Az automatikusan hozzárendelt portok költségeit a táblázatban tekintheti meg:
Port Baud Rate
Kikötői költség
10 Mb/s
+2 000 000 XNUMX
100 Mb/s
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
Port szerepek és állapotok
A kapcsolóportoknak többféle állapotuk és portszerepük van.
Portállapotok (STP esetén):
- Letiltva – inaktív.
- Blokkolás – hallgatja a BPDU-t, de nem továbbít. Nem továbbít adatot.
- Listening – figyeli és továbbítja a BPDU-t. Nem továbbít adatot.
- Tanulás – meghallgatja és továbbítja a BPDU-t. Előkészíti az adatátvitelt - kitölti a MAC cím táblázatot.
- Továbbítás – adatokat továbbít, meghallgat és továbbítja a BPDU-t.
Az STP konvergencia ideje 30-50 másodperc. A kapcsoló bekapcsolása után minden port átmegy az összes állapoton. A port néhány másodpercig minden állapotban marad. Ez a működési elv az oka annak, hogy az STP-nek ilyen hosszú a konvergencia ideje. Az RSTP-nek kevesebb portállapota van.
Portállapotok (RSTP esetén):
- Eldobás – inaktív.
- Eldobás – hallgatja a BPDU-t, de nem továbbít. Nem továbbít adatot.
- Elvetés – figyeli és továbbítja a BPDU-t. Nem továbbít adatot.
- Tanulás – meghallgatja és továbbítja a BPDU-t. Előkészíti az adatátvitelt - kitölti a MAC cím táblázatot.
- Továbbítás – adatokat továbbít, meghallgat és továbbítja a BPDU-t.
- Az RSTP-ben a Letiltva, a Blokkolás és a Figyelő állapotok egyetlen – Elvetésben – egyesülnek.
Port szerepek:
- Root port – az a port, amelyen keresztül az adatok továbbításra kerülnek. Ez a leggyorsabb út a gyökérkapcsolóhoz.
- Kijelölt port – az a port, amelyen keresztül az adatok továbbításra kerülnek. Minden LAN szegmenshez meghatározva.
- Alternatív port – az a port, amelyen keresztül nem történik adatátvitel. Ez egy alternatív útvonal a gyökérkapcsolóhoz.
- Biztonsági port – port, amelyen keresztül nem történik adatátvitel. Ez egy tartalék útvonal egy olyan szegmenshez, amelyhez egy RSTP-kompatibilis port már csatlakoztatva van. A tartalék port akkor használatos, ha két kapcsolócsatorna csatlakozik egy szegmenshez (olvasási hub).
- Letiltott port – Az RSTP ezen a porton le van tiltva.
A Root Port kiválasztását fentebb leírtuk. Hogyan történik a kijelölt port kiválasztása?
Először is határozzuk meg, mi az a LAN szegmens. A LAN szegmens ütközési tartomány. Egy switch vagy router esetében minden port külön ütközési tartományt alkot. A LAN szegmens egy csatorna a switchek vagy routerek között. Ha a hubról beszélünk, akkor a hubnak minden portja ugyanabban az ütközési tartományban van.
Szegmensenként csak egy kijelölt port van hozzárendelve.
Azon szegmensek esetében, ahol már vannak Root Portok, minden világos. A szegmens második portja a kijelölt port lesz.
De maradnak tartalék csatornák, ahol lesz egy kijelölt port és egy alternatív port. Hogyan lesznek kiválasztva? A kijelölt port a legalacsonyabb elérési költséggel rendelkező port lesz a gyökérkapcsoló felé. Ha az útvonalköltségek egyenlőek, akkor a kijelölt port az a port lesz, amely a legalacsonyabb hídazonosítójú kapcsolón található. Ha és a Bridge ID egyenlő, akkor a kijelölt port lesz a legalacsonyabb számú port. A második port az Alternate lesz.
Még egy utolsó szempont: mikor van a Backup szerepkör hozzárendelve egy porthoz? Ahogy fentebb már írtuk, a Backup port csak akkor használatos, ha két kapcsolócsatorna ugyanahhoz a szegmenshez, azaz a hubhoz csatlakozik. Ebben az esetben a kijelölt portot pontosan ugyanazon kritériumok alapján választjuk ki:
- Legalacsonyabb útvonalköltség a gyökérkapcsolóhoz.
- A legkisebb hídazonosító.
- Legkisebb portazonosító.
A hálózaton lévő eszközök maximális száma
Az IEEE 802.1D szabvány nem ír elő szigorú követelményeket az RSTP-vel rendelkező LAN-on lévő eszközök számára. De a szabvány legfeljebb 7 kapcsoló használatát javasolja egy ágban (legfeljebb 7 ugrás), pl. legfeljebb 15 egy ringben. Ha ezt az értéket túllépjük, a hálózati konvergencia ideje növekedni kezd.
Az ERR megvalósításának részletei.
Áttekintés
Konvergencia idő
Az ERR konvergencia ideje 15 ms. A gyűrűben lévő kapcsolók maximális számával és a gyűrűpárosítás jelenlétével – 18 ms.
Lehetséges topológiák
Az ERR nem teszi lehetővé az eszközök szabadon kombinálását RSTP-ként. Az ERR világos topológiákkal rendelkezik, amelyek használhatók:
- A gyűrű
- Duplikált gyűrű
- Párosítson legfeljebb három gyűrűt
A gyűrű
Amikor az ERR az összes kapcsolót egy gyűrűbe egyesíti, akkor minden kapcsolón be kell állítani azokat a portokat, amelyek részt vesznek a gyűrű felépítésében.
Dupla gyűrű
A kapcsolók dupla gyűrűvé kombinálhatók, ami jelentősen növeli a gyűrű megbízhatóságát.
A kettős gyűrű korlátozásai:
- A kettős gyűrű nem használható kapcsolók más gyűrűkkel való összekapcsolására. Ehhez a Ring Coupling-ot kell használnia.
- Kettős gyűrű nem használható párosítógyűrűhöz.
Gyűrűk párosítása
Párosításkor legfeljebb 200 eszköz lehet a hálózaton.
A gyűrűk párosítása magában foglalja a fennmaradó gyűrűk egy másik gyűrűvé való egyesítését.
Ha a gyűrű egy kapcsolón keresztül csatlakozik az interfészgyűrűhöz, akkor ezt hívják a gyűrűk párosítása egy kapcsolón keresztül. Ha a helyi gyűrű két kapcsolója csatlakozik az interfészgyűrűhöz, akkor ez lesz párosítás két kapcsolón keresztül.
Az eszköz egy kapcsolóján keresztül történő párosítás esetén mindkét port használatos. A konvergenciaidő ebben az esetben körülbelül 15-17 ms. Ilyen párosításnál a párosítási kapcsoló meghibásodási pont lesz, mert Ha elvesztette ezt a kapcsolót, az egész gyűrű egyszerre elvész. Két kapcsolón keresztül történő párosítás ezt elkerüli.
Lehetőség van duplikált gyűrűk párosítására.
Útvonalvezérlés
A Path Control funkció lehetővé teszi, hogy beállítsa azokat a portokat, amelyeken keresztül normál működés esetén az adatok továbbításra kerülnek. Ha a csatorna meghibásodik, és a hálózat a tartalék topológiára épül, akkor a csatorna visszaállítása után a hálózat visszaépül a megadott topológiára.
Ez a funkció lehetővé teszi a tartalékkábel megtakarítását. Ezenkívül a hibaelhárításhoz használt topológia mindig ismert lesz.
A fő topológia 15 ms alatt átvált a tartalék topológiára. A visszakapcsolás a hálózat visszaállítása után körülbelül 30 ms-ig tart.
korlátozások:
- Nem használható a Dual Ring-gel együtt.
- A szolgáltatást a hálózat összes kapcsolóján engedélyezni kell.
- Az egyik kapcsoló Path Control masterként van konfigurálva.
- A helyreállítás utáni automatikus áttérés a fő topológiára alapértelmezés szerint 1 másodperc elteltével történik (ez a paraméter az SNMP használatával 0 és 99 s közötti tartományban módosítható).
A működés elve
Az ERR működési elve
Vegyünk például hat kapcsolót – 1-6. A kapcsolók gyűrűvé vannak kombinálva. Mindegyik kapcsoló két portot használ a gyűrűhöz való csatlakozáshoz, és tárolja az állapotukat. A továbbítási portállapotokat egymásra váltja. Az eszközök ezen adatok alapján állítják be a portok kezdeti állapotát.
A portoknak csak két szerepük van - Zárolt и Szállítmányozás.
A legmagasabb MAC-címmel rendelkező kapcsoló blokkolja a portját. A gyűrű összes többi portja adatot továbbít.
Ha egy blokkolt port nem működik, akkor a következő, legmagasabb MAC-címmel rendelkező port blokkolva lesz.
A rendszerindítást követően a kapcsolók elkezdik küldeni a Ring Protocol Data Unit (R-PDU) egységet. Az R-PDU továbbítása csoportos küldéssel történik. Az R-PDU egy szolgáltatási üzenet, akárcsak a BPDU az RSTP-ben. Az R-PDU tartalmazza a kapcsoló portállapotait és a MAC-címét.
Műveletek algoritmusa csatornahiba esetén
Amikor egy kapcsolat meghiúsul, a kapcsolók R-PDU-kat küldenek, hogy értesítsék a portok állapotának változásáról.
Műveletek algoritmusa csatorna visszaállításakor
Amikor egy meghiúsult kapcsolat online állapotba kerül, a kapcsolók R-PDU-kat küldenek, hogy értesítsék a portokat az állapot változásáról.
A legmagasabb MAC-címmel rendelkező kapcsoló lesz az új gyökérkapcsoló.
A meghibásodott csatorna tartalék lesz.
A visszaállítás után az egyik csatornaport blokkolva marad, a második pedig továbbítási állapotba kerül. A blokkolt port lesz a legnagyobb sebességű port. Ha a sebességek egyenlőek, akkor a legmagasabb MAC-című kapcsolóport blokkolódik. Ez az elv lehetővé teszi egy olyan port blokkolását, amely a blokkolt állapotból a továbbítási állapotba kerül maximális sebességgel.
A hálózaton lévő eszközök maximális száma
Az ERR gyűrűben a kapcsolók maximális száma 200.
Kölcsönhatás az ERR és az RSTP között
Az RSTP az ERR-rel együtt használható. De az RSTP gyűrű és az ERR gyűrű csak egy kapcsolón keresztül keresztezheti egymást.
Összegzés
Az ERR kiválóan alkalmas tipikus topológiák szervezésére. Például egy gyűrű vagy egy duplikált gyűrű.
Az ilyen topológiákat gyakran használják redundanciára az ipari létesítményekben.
Ráadásul az ERR segítségével a második topológia kevésbé megbízhatóan, de költséghatékonyabban valósítható meg. Ezt meg lehet tenni egy duplikált gyűrűvel.
De nem mindig lehetséges az ERR használata. Vannak egészen egzotikus tervek. Az alábbi topológiát teszteltük egyik ügyfelünkkel.
Ebben az esetben az ERR nem igényelhető. Ehhez a sémához RSTP-t használtunk. Az ügyfél szigorúan megkövetelte a konvergenciaidőt - kevesebb, mint 3 s. Ennek eléréséhez egyértelműen meg kellett határozni a gyökérkapcsolókat (elsődleges és tartalék), valamint a portok költségeit kézi módban.
Ennek eredményeként az ERR észrevehető előnnyel rendelkezik a konvergenciaidő tekintetében, de nem biztosítja az RSTP által biztosított rugalmasságot.
Forrás: will.com