RSTP 및 독점 확장 링 중복 프로토콜 구현에 대한 세부 정보

인터넷에서 RSTP 프로토콜에 관한 많은 자료를 찾을 수 있습니다. 이 기사에서는 RSTP 프로토콜과 독점 프로토콜을 비교할 것을 제안합니다. Phoenix 연락처 – 확장된 링 중복성.

RSTP 구현 세부정보

개요

수렴 시간 – 1~10초
가능한 토폴로지 - 어느

RSTP는 스위치를 링에 연결하는 것만 허용한다고 널리 알려져 있습니다.

그러나 RSTP를 사용하면 원하는 방식으로 스위치를 연결할 수 있습니다. 예를 들어 RSTP는 이 토폴로지를 처리할 수 있습니다.

작동 원리

RSTP는 모든 토폴로지를 트리로 축소합니다. 스위치 중 하나가 토폴로지의 중심, 즉 루트 스위치가 됩니다. 루트 스위치는 자신을 통해 가장 많은 데이터를 전달합니다.

RSTP의 작동 원리는 다음과 같습니다.

1. 스위치에 전원이 공급됩니다.
2. 루트 스위치가 선택되었습니다.
3. 나머지 스위치는 루트 스위치에 대한 가장 빠른 경로를 결정합니다.
4. 나머지 채널은 차단되어 백업됩니다.

루트 스위치 선택

RSTP를 사용하는 스위치는 BPDU 패킷을 교환합니다. BPDU는 RSTP 정보를 포함하는 서비스 패킷입니다. BPDU는 두 가지 유형으로 제공됩니다.

• 구성 BPDU.
• 토폴로지 변경 알림.

구성 BPDU는 토폴로지를 구축하는 데 사용됩니다. 루트 스위치만이 이를 보냅니다. 구성 BPDU에는 다음이 포함됩니다.

• 발신자 ID(브리지 ID)
• 루트 브리지 ID;
• 이 패킷이 전송된 포트의 식별자(포트 ID)
• 루트 스위치까지의 경로 비용(Root Path Cost).

모든 스위치는 토폴로지 변경 알림을 보낼 수 있습니다. 토폴로지가 변경되면 전송됩니다.

스위치를 켜면 모든 스위치는 자신을 루트 스위치로 간주합니다. BPDU 패킷 전송을 시작합니다. 스위치가 자신의 브리지 ID보다 낮은 브리지 ID를 가진 BPDU를 수신하자마자 더 이상 자신을 루트 스위치로 간주하지 않습니다.

브리지 ID는 MAC 주소와 브리지 우선순위라는 두 가지 값으로 구성됩니다. MAC 주소는 변경할 수 없습니다. 기본적으로 브리지 우선 순위는 32768입니다. 브리지 우선 순위를 변경하지 않으면 MAC 주소가 가장 낮은 스위치가 루트 스위치가 됩니다. MAC 주소가 가장 작은 스위치가 가장 오래되었으며 성능이 가장 좋지 않을 수도 있습니다. 토폴로지의 루트 스위치를 수동으로 정의하는 것이 좋습니다. 이렇게 하려면 루트 스위치에 작은 브리지 우선 순위(예: 0)를 구성해야 합니다. 약간 더 높은 브리지 우선 순위(예: 4096)를 지정하여 백업 루트 스위치를 정의할 수도 있습니다.

루트 스위치 경로 선택

루트 스위치는 모든 활성 포트에 BPDU 패킷을 보냅니다. BPDU에는 경로 비용 필드가 있습니다. 경로 비용은 경로 비용을 나타냅니다. 경로 비용이 높을수록 패킷을 전송하는 데 시간이 더 오래 걸립니다. BPDU가 포트를 통과하면 경로 비용 필드에 비용이 추가됩니다. 추가된 숫자를 Port Cost라고 합니다.

BPDU가 포트를 통과할 때 경로 비용에 특정 값을 추가합니다. 추가되는 가치를 포트 비용이라고 하며 수동 또는 자동으로 결정될 수 있습니다. 포트 비용은 수동 또는 자동으로 결정될 수 있습니다.

루트가 아닌 스위치에 루트에 대한 대체 경로가 여러 개 있는 경우 가장 빠른 경로를 선택합니다. 이러한 경로의 경로 비용을 비교합니다. BPDU의 경로 비용이 가장 낮은 포트가 루트 포트가 됩니다.

자동으로 할당된 포트 비용은 표에서 확인할 수 있습니다.

포트 전송 속도
항구 비용

10MB/초
+ 2 000 000

100MB/초
200 000

1Gb / s
20 000

10Gb / s
2 000

포트 역할 및 상태

스위치 포트에는 여러 가지 상태와 포트 역할이 있습니다.

포트 상태(STP용):

• 비활성화 – 비활성.
• 차단 – BPDU를 수신하지만 전송하지는 않습니다. 데이터를 전송하지 않습니다.
• 듣기 – BPDU를 듣고 전송합니다. 데이터를 전송하지 않습니다.
• 학습 – BPDU를 듣고 전송합니다. 데이터 전송 준비 - MAC 주소 테이블을 채웁니다.
• 전달 – 데이터를 전달하고 BPDU를 수신 및 전송합니다.

STP 수렴 시간은 30~50초입니다. 스위치를 켜면 모든 포트는 모든 상태를 거치게 됩니다. 포트는 몇 초 동안 각 상태를 유지합니다. 이러한 작동 원리가 STP의 수렴 시간이 긴 이유입니다. RSTP에는 포트 상태가 더 적습니다.

포트 상태(RSTP용):

• 삭제 중 - 비활성 상태입니다.
• 폐기 – BPDU를 수신하지만 전송하지는 않습니다. 데이터를 전송하지 않습니다.
• 폐기 – BPDU를 수신하고 전송합니다. 데이터를 전송하지 않습니다.
• 학습 – BPDU를 듣고 전송합니다. 데이터 전송 준비 - MAC 주소 테이블을 채웁니다.
• 전달 – 데이터를 전달하고 BPDU를 수신 및 전송합니다.
• RSTP에서는 비활성화, 차단 및 청취 상태가 하나로 결합되어 폐기됩니다.

포트 역할:

• 루트 포트 - 데이터가 전송되는 포트입니다. 루트 스위치로 가는 가장 빠른 경로 역할을 합니다.
• 지정 포트 – 데이터가 전송되는 포트입니다. 각 LAN 세그먼트에 대해 정의됩니다.
• 대체 포트 – 데이터가 전송되지 않는 포트입니다. 이는 루트 스위치에 대한 대체 경로입니다.
• 백업 포트 - 데이터가 전송되지 않는 포트입니다. RSTP 지원 포트 XNUMX개가 이미 연결되어 있는 세그먼트에 대한 백업 경로입니다. 백업 포트는 두 개의 스위치 채널이 하나의 세그먼트(읽기 허브)에 연결된 경우 사용됩니다.
• 비활성화된 포트 – 이 포트에서는 RSTP가 비활성화됩니다.

루트 포트 선택은 위에 설명되어 있습니다. 지정포트는 어떻게 선정되나요?

먼저 LAN 세그먼트가 무엇인지 정의해 보겠습니다. LAN 세그먼트는 충돌 도메인입니다. 스위치나 라우터의 경우 각 포트는 별도의 충돌 도메인을 형성합니다. LAN 세그먼트는 스위치나 라우터 사이의 채널입니다. 허브에 대해 이야기하면 허브의 모든 포트는 동일한 충돌 도메인에 있습니다.

세그먼트당 하나의 지정 포트만 할당됩니다.

이미 루트 포트가 있는 세그먼트의 경우 모든 것이 명확합니다. 세그먼트의 두 번째 포트가 지정 포트가 됩니다.

그러나 지정 포트 하나와 대체 포트 하나가 있는 백업 채널은 남아 있습니다. 어떻게 선정되나요? 지정 포트는 루트 스위치까지의 경로 비용이 가장 낮은 포트가 됩니다. 경로 비용이 동일한 경우 지정 포트는 브리지 ID가 가장 낮은 스위치에 위치한 포트가 됩니다. 과 브리지 ID가 동일한 경우 지정 포트는 가장 낮은 번호의 포트가 됩니다. 두 번째 포트는 대체 포트입니다.

마지막 사항은 언제 백업 역할이 포트에 할당됩니까? 위에서 이미 설명한 것처럼 백업 포트는 두 개의 스위치 채널이 동일한 세그먼트, 즉 허브에 연결된 경우에만 사용됩니다. 이 경우 지정 포트는 정확히 동일한 기준을 사용하여 선택됩니다.

• 루트 스위치에 대한 최저 경로 비용.
• 가장 작은 브리지 ID.
• 가장 작은 포트 ID.

네트워크의 최대 장치 수

IEEE 802.1D 표준에는 RSTP를 사용하는 LAN의 장치 수에 대한 엄격한 요구 사항이 없습니다. 그러나 표준에서는 한 분기에 7개 이하의 스위치(7홉 이하)를 사용할 것을 권장합니다. 한 링에 15개를 넘지 않아야 합니다. 이 값을 초과하면 네트워크 수렴 시간이 증가하기 시작합니다.

ERR 구현 세부정보입니다.

개요

수렴 시간

ERR 수렴 시간은 15ms입니다. 링의 최대 스위치 수 및 링 페어링 존재 시 – 18ms.

가능한 토폴로지

ERR은 장치를 RSTP로 자유롭게 결합하는 것을 허용하지 않습니다. ERR에는 사용할 수 있는 명확한 토폴로지가 있습니다.

• 반지
• 링 중복
• 최대 XNUMX개의 링을 페어링하세요.

반지

ERR이 모든 스위치를 하나의 링으로 결합하는 경우 각 스위치에서 링 구축에 참여할 포트를 구성해야 합니다.

더블링


스위치를 이중 링으로 결합할 수 있어 링의 신뢰성이 크게 향상됩니다.

이중 링 제한사항:

• 듀얼 링은 스위치를 다른 링과 인터페이스하는 데 사용할 수 없습니다. 이렇게 하려면 링 커플링을 사용해야 합니다.
• 결합 링에는 이중 링을 사용할 수 없습니다.

페어링 링

페어링 시 네트워크에는 200개 이상의 장치가 있을 수 없습니다.

링 페어링에는 나머지 링을 다른 링으로 결합하는 작업이 포함됩니다.

링이 하나의 스위치를 통해 인터페이스 링에 연결된 경우 이를 호출합니다. 하나의 스위치를 통해 링 페어링. 로컬 링의 두 스위치가 인터페이스 링에 연결된 경우 이는 다음과 같습니다. 두 개의 스위치를 통한 페어링.

장치의 하나의 스위치를 통해 페어링하는 경우 두 포트가 모두 사용됩니다. 이 경우 수렴 시간은 약 15-17ms입니다. 이러한 페어링을 사용하면 페어링 스위치가 실패 지점이 됩니다. 이 스위치를 잃으면 전체 링이 즉시 손실됩니다. 두 개의 스위치를 통해 페어링하면 이러한 현상이 방지됩니다.

중복된 링 매칭이 가능합니다.

경로 제어


경로 제어 기능을 사용하면 정상 작동 시 데이터가 전송되는 포트를 구성할 수 있습니다. 채널이 실패하고 네트워크가 백업 토폴로지로 재구축되면 채널이 복원된 후 네트워크가 지정된 토폴로지로 다시 재구축됩니다.

이 기능을 사용하면 백업 케이블을 절약할 수 있습니다. 또한 문제 해결에 사용되는 토폴로지는 항상 알려져 있습니다.

기본 토폴로지는 15ms 내에 백업 토폴로지로 전환됩니다. 네트워크가 복원되면 다시 전환하는 데 약 30ms가 소요됩니다.

제한 사항 :

• 듀얼 링과 함께 사용할 수 없습니다.
• 이 기능은 네트워크의 모든 스위치에서 활성화되어야 합니다.
• 스위치 중 하나가 경로 제어 마스터로 구성됩니다.
• 복구 후 기본 토폴로지로의 자동 전환은 기본적으로 1초 후에 발생합니다(이 매개변수는 0초~99초 범위에서 SNMP를 사용하여 변경할 수 있음).

작동 원리

ERR의 작동 원리

예를 들어 1~6개의 스위치를 생각해 보세요. 스위치는 링으로 결합됩니다. 각 스위치는 두 개의 포트를 사용하여 링에 연결하고 해당 상태를 저장합니다. 포트 상태를 서로 전환합니다. 장치는 이 데이터를 사용하여 포트의 초기 상태를 설정합니다.

포트에는 두 가지 역할만 있습니다. 막힌 и 전송.

MAC 주소가 가장 높은 스위치는 해당 포트를 차단합니다. 링의 다른 모든 포트는 데이터를 전송하고 있습니다.

차단된 포트가 작동을 멈추면 MAC 주소가 가장 높은 다음 포트가 차단됩니다.

일단 부팅되면 스위치는 R-PDU(Ring Protocol Data Unit) 전송을 시작합니다. R-PDU는 멀티캐스트를 사용하여 전송됩니다. R-PDU는 RSTP의 BPDU와 마찬가지로 서비스 메시지입니다. R-PDU에는 스위치 포트 상태와 해당 MAC 주소가 포함되어 있습니다.

채널 장애 시 조치 알고리즘
링크가 실패하면 스위치는 R-PDU를 보내 포트 상태가 변경되었음을 알립니다.

채널 복원 시 작업 알고리즘
실패한 링크가 온라인 상태가 되면 스위치는 R-PDU를 보내 포트에 상태 변경을 알립니다.

MAC 주소가 가장 높은 스위치가 새로운 루트 스위치가 됩니다.

실패한 채널은 백업 채널이 됩니다.

복원 후 채널 포트 중 하나는 차단된 상태로 유지되고 두 번째 포트는 전달 상태로 전환됩니다. 차단된 포트는 속도가 가장 빠른 포트가 됩니다. 속도가 동일하면 MAC 주소가 가장 높은 스위치 포트가 차단됩니다. 이 원리를 사용하면 차단 상태에서 최대 속도로 전달 상태로 이동하는 포트를 차단할 수 있습니다.

네트워크의 최대 장치 수

ERR 링의 최대 스위치 수는 200개입니다.

ERR과 RSTP 간의 상호 작용

RSTP는 ERR과 함께 사용할 수 있습니다. 그러나 RSTP 링과 ERR 링은 하나의 스위치를 통해서만 교차해야 합니다.

개요

ERR은 일반적인 토폴로지를 구성하는 데 적합합니다. 예를 들어 링 또는 중복된 링이 있습니다.

이러한 토폴로지는 산업 시설의 중복성을 위해 자주 사용됩니다.

또한 ERR의 도움으로 두 번째 토폴로지를 덜 안정적이지만 비용 효율적으로 구현할 수 있습니다. 이는 중복 링을 사용하여 수행할 수 있습니다.

그러나 ERR을 사용하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다. 아주 이국적인 계획이 있습니다. 우리는 고객 중 한 명을 대상으로 다음 토폴로지를 테스트했습니다.

이 경우 ERR 적용이 불가능합니다. 이 체계에서는 RSTP를 사용했습니다. 고객은 수렴 시간을 3초 미만으로 엄격하게 요구했습니다. 이 시간을 달성하려면 루트 스위치(기본 및 백업)와 수동 모드의 포트 비용을 명확하게 정의해야 했습니다.

결과적으로 ERR은 수렴 시간 측면에서 눈에 띄는 이점을 가지지만 RSTP가 제공하는 유연성을 제공하지는 않습니다.

출처 : habr.com