Интернетте RSTP хаттамасы туралы көптеген материалдарды табуға болады. Бұл мақалада мен RSTP протоколын меншікті хаттамамен салыстыруды ұсынамын – Кеңейтілген сақина артықшылығы.
RSTP енгізу мәліметтері
Негізгі ақпарат
Конвергенция уақыты – 1-10 с
Ықтимал топологиялар – кез келген
RSTP тек коммутаторларды сақинаға қосуға мүмкіндік береді деп кең таралған:
Бірақ RSTP қосқыштарды кез келген жолмен қосуға мүмкіндік береді. Мысалы, RSTP бұл топологияны өңдей алады.
Жұмыс принципі
RSTP кез келген топологияны ағашқа азайтады. Коммутаторлардың бірі топологияның орталығына – түбірлік қосқышқа айналады. Түбірлік қосқыш өзі арқылы ең көп деректерді тасымалдайды.
RSTP жұмыс принципі келесідей:
- ажыратқыштарға қуат беріледі;
- түбірлік қосқыш таңдалды;
- қалған қосқыштар түбірлік қосқышқа ең жылдам жолды анықтайды;
- қалған арналар бұғатталып, сақтық көшірме болады.
Түбірлік қосқышты таңдау
RSTP алмасу BPDU пакеттері бар коммутаторлар. BPDU — RSTP ақпаратын қамтитын қызмет пакеті. BPDU екі түрде келеді:
- BPDU конфигурациясы.
- Топологияны өзгерту туралы хабарлама.
BPDU конфигурациясы топологияны құру үшін пайдаланылады. Оны тек түбірлік қосқыш жібереді. BPDU конфигурациясында мыналар бар:
- жіберушінің идентификаторы (Bridge ID);
- Түбірлік көпір идентификаторы;
- осы пакет жіберілген порттың идентификаторы (Port ID);
- түбірлік қосқышқа баратын жол құны (Root Path Cost).
Кез келген қосқыш Топологияны өзгерту туралы хабарламаны жібере алады. Олар топология өзгерген кезде жіберіледі.
Қосылғаннан кейін барлық қосқыштар өздерін түбірлік қосқыштар деп санайды. Олар BPDU пакеттерін жібере бастайды. Коммутатор өзінен төменірек Bridge идентификаторы бар BPDU алғаннан кейін ол өзін түбірлік қосқыш деп санамайды.
Көпір идентификаторы екі мәннен тұрады - MAC мекенжайы және көпір басымдығы. Біз MAC мекенжайын өзгерте алмаймыз. Көпір басымдылығы әдепкі бойынша 32768. Көпір басымдылығын өзгертпесеңіз, ең төменгі MAC мекенжайы бар қосқыш түбірлік қосқыш болады. Ең кіші MAC мекенжайы бар қосқыш ең ескі және ең өнімді емес болуы мүмкін. Топологияңыздың түбірлік қосқышын қолмен анықтау ұсынылады. Ол үшін түбірлік қосқышта шағын көпір басымдылығын (мысалы, 0) теңшеу керек. Сондай-ақ, резервтік түбірлік қосқышты оған сәл жоғарырақ көпір басымдылығын беру арқылы анықтауға болады (мысалы, 4096).
Түбірлік қосқышқа жолды таңдау
Түбірлік қосқыш BPDU пакеттерін барлық белсенді порттарға жібереді. BPDU-да Жол құны өрісі бар. Жол құны жолдың құнын білдіреді. Жолдың құны неғұрлым жоғары болса, пакетті жіберуге соғұрлым ұзақ уақыт кетеді. BPDU порт арқылы өткенде жол құны өрісіне баға қосылады. Қосылған нөмір Порт құны деп аталады.
BPDU порт арқылы өткен кезде Жол құнына белгілі бір мән қосады. Қосылатын мән порт құны деп аталады және оны қолмен немесе автоматты түрде анықтауға болады. Порт құнын қолмен немесе автоматты түрде анықтауға болады.
Түбірлік емес қосқышта түбірге бірнеше балама жолдар болса, ол ең жылдамды таңдайды. Ол осы жолдардың Жол құнын салыстырады. BPDU ең төмен жол құнымен шыққан порт түбірлік порт болады.
Автоматты түрде тағайындалған порттардың құнын кестеде көруге болады:
Порт жіберу жылдамдығы
Порт құны
10 Мб/с
2 000 000
100 Мб/с
200 000
1 Gb / с
20 000
10 Gb / с
2 000
Порт рөлдері мен күйлері
Коммутатор порттарының бірнеше күйлері мен порт рөлдері болады.
Порт күйлері (STP үшін):
- Ажыратылған – белсенді емес.
- Блоктау – BPDU тыңдайды, бірақ жібермейді. Деректерді жібермейді.
- Тыңдау – BPDU тыңдайды және жібереді. Деректерді жібермейді.
- Оқыту – BPDU тыңдайды және жібереді. Деректерді тасымалдауға дайындалады - MAC мекенжайы кестесін толтырады.
- Forwarding – деректерді жібереді, тыңдайды және BPDU жібереді.
STP конвергенция уақыты 30-50 секунд. Коммутаторды қосқаннан кейін барлық порттар барлық күйлерден өтеді. Порт әр күйде бірнеше секунд қалады. Бұл жұмыс принципі неліктен STP конвергенциясының ұзақ уақытына ие. RSTP порт күйлері азырақ.
Порт күйлері (RSTP үшін):
- Жою – белсенді емес.
- Жою – BPDU тыңдайды, бірақ жібермейді. Деректерді жібермейді.
- Жою – BPDU тыңдайды және жібереді. Деректерді жібермейді.
- Оқыту – BPDU тыңдайды және жібереді. Деректерді тасымалдауға дайындалады - MAC мекенжайы кестесін толтырады.
- Forwarding – деректерді жібереді, тыңдайды және BPDU жібереді.
- RSTP жүйесінде Өшірілген, Блоктау және Тыңдау күйлері бір – Жою күйіне біріктірілген.
Порт рөлдері:
- Түбірлік порт – деректер жіберілетін порт. Ол түбірлік қосқышқа ең жылдам жол ретінде қызмет етеді.
- Белгіленген порт – деректер жіберілетін порт. Әрбір LAN сегменті үшін анықталған.
- Балама порт – деректер берілмейтін порт. Бұл түбірлік қосқышқа балама жол.
- Сақтық көшірме порты – деректер тасымалданбайтын порт. Бұл RSTP қосылған бір порт әлдеқашан қосылған сегменттің сақтық көшірме жолы. Сақтық көшірме порты екі коммутатор арнасы бір сегментке (оқу хабы) қосылған болса пайдаланылады.
- Өшірілген порт – бұл портта RSTP өшірілген.
Түбірлік портты таңдау жоғарыда сипатталған. Белгіленген порт қалай таңдалады?
Ең алдымен, LAN сегментінің не екенін анықтайық. LAN сегменті соқтығысатын домен болып табылады. Коммутатор немесе маршрутизатор үшін әрбір порт жеке коллизия доменін құрайды. LAN сегменті – коммутаторлар немесе маршрутизаторлар арасындағы арна. Егер хаб туралы айтатын болсақ, онда концентратордың барлық порттары бір соқтығыс доменінде болады.
Әр сегментке тек бір тағайындалған порт тағайындалады.
Түбірлік порттары бар сегменттер жағдайында бәрі түсінікті. Сегменттегі екінші порт Белгіленген портқа айналады.
Бірақ резервтік арналар қалады, онда бір тағайындалған порт және бір балама порт болады. Олар қалай таңдалады? Белгіленген порт түбірлік қосқышқа жолдың ең төмен құны бар порт болады. Жол шығындары тең болса, онда Белгіленген порт ең төмен көпір идентификаторы бар коммутаторда орналасқан порт болады. Егер және көпір идентификаторы тең болса, онда Белгіленген порт ең аз саны бар порт болады. Екінші порт балама болады.
Соңғы бір нүкте бар: Сақтық көшірме рөлі портқа қашан тағайындалады? Жоғарыда жазылғандай, резервтік көшірме порты екі коммутатор арнасы бір сегментке, яғни хабқа қосылғанда ғана пайдаланылады. Бұл жағдайда Белгіленген порт дәл сол критерийлер арқылы таңдалады:
- Түбірлік коммутаторға жолдың ең төменгі құны.
- Ең кішкентай көпір идентификаторы.
- Ең кіші порт идентификаторы.
Желідегі құрылғылардың максималды саны
IEEE 802.1D стандартында RSTP бар LAN желісіндегі құрылғылар санына қатаң талаптар жоқ. Бірақ стандарт бір тармақта 7-ден көп емес қосқыштарды (7 құлмақтан артық емес) пайдалануды ұсынады, яғни. сақинада 15-тен аспайды. Бұл мән асып кеткенде, желі конвергенциясы уақыты арта бастайды.
ERR іске асыру мәліметтері.
Негізгі ақпарат
Конвергенция уақыты
ERR конвергенция уақыты 15 мс. Сақинадағы қосқыштардың максималды санымен және сақина жұптасының болуымен – 18 мс.
Ықтимал топологиялар
ERR құрылғыларды RSTP ретінде еркін біріктіруге мүмкіндік бермейді. ERR-де қолдануға болатын нақты топологиялар бар:
- Сақина
- Көшірме сақина
- Үш сақинаға дейін жұптаңыз
Сақина
ERR барлық қосқыштарды бір сақинаға біріктірген кезде, әрбір коммутаторда сақинаны құруға қатысатын порттарды конфигурациялау қажет.
Қос сақина
Коммутаторларды қос сақинаға біріктіруге болады, бұл сақинаның сенімділігін айтарлықтай арттырады.
Қос сақина шектеулері:
- Қос сақина коммутаторларды басқа сақиналармен байланыстыру үшін пайдаланылмайды. Ол үшін сақина муфтасын пайдалану керек.
- Қос сақина жұптасатын сақина үшін қолданыла алмайды.
Жұптастыру сақиналары
Жұптастыру кезінде желіде 200 құрылғыдан аспауы керек.
Сақиналарды жұптау қалған сақиналарды басқа сақинаға біріктіруді қамтиды.
Егер сақина интерфейстік сақинаға бір қосқыш арқылы қосылса, онда бұл шақырылады бір қосқыш арқылы сақиналарды жұптау. Егер интерфейс сақинасына жергілікті сақинадан екі қосқыш қосылса, онда бұл болады екі қосқыш арқылы жұптастыру.
Құрылғыдағы бір қосқыш арқылы жұптастыру кезінде екі порт те пайдаланылады. Бұл жағдайда конвергенция уақыты шамамен 15-17 мс болады. Мұндай жұптастыру кезінде жұптастыру қосқышы сәтсіздікке ұшырайды, өйткені Бұл қосқышты жоғалтқаннан кейін бүкіл сақина бірден жоғалады. Екі қосқыш арқылы жұптау мұны болдырмайды.
Қайталанатын сақиналарды сәйкестендіруге болады.
Жолды басқару
Жолды басқару функциясы қалыпты жұмыс кезінде деректер жіберілетін порттарды конфигурациялауға мүмкіндік береді. Егер арна сәтсіз болса және желі сақтық көшірме топологиясына қайта құрылса, арна қалпына келтірілгеннен кейін желі көрсетілген топологияға қайта құрылады.
Бұл мүмкіндік резервтік кабель шығындарын үнемдеуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ақауларды жою үшін пайдаланылатын топология әрқашан белгілі болады.
Негізгі топология резервтік топологияға 15 мс-те ауысады. Желі қалпына келтірілгенде кері ауысу шамамен 30 мс алады.
Шектеулер:
- Қос сақинамен бірге пайдалануға болмайды.
- Бұл мүмкіндік желідегі барлық қосқыштарда қосулы болуы керек.
- Коммутаторлардың бірі жолды басқару шебері ретінде конфигурацияланған.
- Қалпына келтіруден кейін негізгі топологияға автоматты түрде өту әдепкі бойынша 1 секундтан кейін орын алады (бұл параметрді 0 с пен 99 с аралығындағы SNMP көмегімен өзгертуге болады).
Жұмыс принципі
ERR жұмыс принципі
Мысалы, алты қосқышты қарастырайық – 1-6. Коммутаторлар сақинаға біріктірілген. Әрбір коммутатор сақинаға қосылу үшін екі портты пайдаланады және олардың күйлерін сақтайды. Порт күйлерін бір-біріне ауыстырады. Құрылғылар бұл деректерді порттардың бастапқы күйін орнату үшін пайдаланады.
Порттардың тек екі рөлі бар - Блокталған и Экспедициялау.
Ең жоғары MAC мекенжайы бар коммутатор оның портын блоктайды. Сақинадағы барлық басқа порттар деректерді жібереді.
Егер Блокталған порт жұмысын тоқтатса, ең жоғары MAC мекенжайы бар келесі порт Блокталған болады.
Жүктелгеннен кейін қосқыштар Ring Protocol Data Units (R-PDU) жіберуді бастайды. R-PDU мультикаст арқылы беріледі. R-PDU — RSTP ішіндегі BPDU сияқты қызметтік хабар. R-PDU коммутатор портының күйлерін және оның MAC мекенжайын қамтиды.
Арнаның істен шығуы кезіндегі әрекеттер алгоритмі
Сілтеме сәтсіз болғанда, қосқыштар порттардың күйі өзгергенін хабарлау үшін R-PDU жібереді.
Арнаны қалпына келтіру кезіндегі әрекеттер алгоритмі
Сәтсіз сілтеме желіге қосылғанда, қосқыштар күйдің өзгеруі туралы порттарға хабарлау үшін R-PDU жібереді.
Ең жоғары MAC мекенжайы бар қосқыш жаңа түбірлік қосқышқа айналады.
Сәтсіз арна сақтық көшірмеге айналады.
Қалпына келтіргеннен кейін арна порттарының бірі блокталған күйде қалады, ал екіншісі қайта жіберу күйіне ауыстырылады. Бұғатталған порт ең жоғары жылдамдықтағы портқа айналады. Егер жылдамдықтар тең болса, ең жоғары MAC мекенжайы бар коммутатор порты блокталады. Бұл принцип блокталған күйден қайта жіберу күйіне максималды жылдамдықпен өтетін портты блоктауға мүмкіндік береді.
Желідегі құрылғылардың максималды саны
ERR сақинасындағы қосқыштардың максималды саны - 200.
ERR және RSTP арасындағы өзара әрекеттесу
RSTP ERR-мен бірге қолданылуы мүмкін. Бірақ RSTP сақинасы мен ERR сақинасы тек бір қосқыш арқылы қиылысуы керек.
Резюме
ERR типтік топологияларды ұйымдастыру үшін тамаша. Мысалы, сақина немесе қайталанатын сақина.
Мұндай топологиялар көбінесе өнеркәсіптік объектілерде резервтеу үшін қолданылады.
Оның үстіне ERR көмегімен екінші топологияның сенімділігі азырақ, бірақ үнемді түрде жүзеге асырылуы мүмкін. Мұны қайталанатын сақина арқылы жасауға болады.
Бірақ ERR пайдалану әрқашан мүмкін емес. Өте экзотикалық схемалар бар. Біз келесі топологияны тұтынушыларымыздың бірімен тексердік.
Бұл жағдайда ERR қолдану мүмкін емес. Бұл схема үшін біз RSTP қолдандық. Тұтынушы конвергенция уақытына қатаң талап қойды - 3 секундтан аз. Осы уақытқа жету үшін түбірлік қосқыштарды (бастапқы және резервтік), сондай-ақ қолмен режимдегі порттардың құнын нақты анықтау қажет болды.
Нәтижесінде, ERR конвергенция уақыты бойынша айтарлықтай артықшылыққа ие, бірақ RSTP қамтамасыз ететін икемділікті қамтамасыз етпейді.
Ақпарат көзі: www.habr.com