Op internet kunt u veel materiaal over het RSTP-protocol vinden. In dit artikel stel ik voor om het RSTP-protocol te vergelijken met het eigen protocol van – Uitgebreide ringredundantie.
RSTP-implementatiedetails
Overzicht
Convergentie tijd – 1-10 sec
Mogelijke topologieën - elk
Er wordt algemeen aangenomen dat RSTP alleen toestaat dat schakelaars in een ring worden aangesloten:
Maar met RSTP kun je schakelaars op elke gewenste manier aansluiten. RSTP kan deze topologie bijvoorbeeld aan.
Werkingsprincipe
RSTP reduceert elke topologie tot een boom. Eén van de schakelaars wordt het centrum van de topologie: de hoofdschakelaar. De rootswitch transporteert de meeste gegevens via zichzelf.
Het werkingsprincipe van RSTP is als volgt:
- er wordt stroom geleverd aan de schakelaars;
- de rootschakelaar is geselecteerd;
- de overige schakelaars bepalen het snelste pad naar de rootschakelaar;
- de overige kanalen worden geblokkeerd en worden back-up.
De rootschakelaar selecteren
Switches met RSTP wisselen BPDU-pakketten uit. Een BPDU is een servicepakket dat RSTP-informatie bevat. BPDU is er in twee soorten:
- Configuratie BPDU.
- Melding van topologiewijzigingen.
Configuratie BPDU wordt gebruikt om de topologie te bouwen. Alleen de root-switch verzendt het. Configuratie BPDU bevat:
- afzender-ID (Bridge-ID);
- Root Bridge-ID;
- identificatie van de poort van waaruit dit pakket is verzonden (poort-ID);
- kosten van de route naar de rootswitch (Root Path Cost).
Elke switch kan een melding van topologiewijzigingen verzenden. Ze worden verzonden wanneer de topologie verandert.
Na het inschakelen beschouwen alle schakelaars zichzelf als rootschakelaars. Ze beginnen BPDU-pakketten te verzenden. Zodra een switch een BPDU ontvangt met een lagere Bridge-ID dan zijn eigen, beschouwt hij zichzelf niet langer als de root-switch.
Bridge ID bestaat uit twee waarden: MAC-adres en Bridge Priority. We kunnen het MAC-adres niet wijzigen. Bridge Priority is standaard 32768. Als u Bridge Priority niet wijzigt, wordt de switch met het laagste MAC-adres de rootswitch. De switch met het kleinste MAC-adres is de oudste en presteert mogelijk niet het best. Het wordt aanbevolen dat u de hoofdschakelaar van uw topologie handmatig definieert. Om dit te doen, moet u een kleine brugprioriteit (bijvoorbeeld 0) op de hoofdschakelaar configureren. U kunt ook een back-uphoofdschakelaar definiëren door deze een iets hogere brugprioriteit te geven (bijvoorbeeld 4096).
Het pad naar de root-switch selecteren
De root-switch verzendt BPDU-pakketten naar alle actieve poorten. De BPDU heeft een veld Padkosten. Padkosten geven de kosten van het pad aan. Hoe hoger de kosten van het pad, hoe langer het duurt voordat het pakket wordt verzonden. Wanneer een BPDU een poort passeert, worden er kosten toegevoegd aan het veld Padkosten. Het toegevoegde nummer heet Port Cost.
Voegt een bepaalde waarde toe aan de padkosten wanneer een BPDU een haven passeert. De toegevoegde waarde wordt de havenkosten genoemd en kan handmatig of automatisch worden bepaald. Havenkosten kunnen handmatig of automatisch worden bepaald.
Wanneer een niet-root-switch meerdere alternatieve paden naar de root heeft, kiest hij de snelste. Het vergelijkt de padkosten van deze paden. De poort waarvandaan de BPDU met de laagste padkosten kwam, wordt de rootpoort.
De kosten van poorten die automatisch worden toegewezen, kunt u in de tabel bekijken:
Poort baudsnelheid
Haven kosten
10 Mb/sec
2 000 000
100 Mb/sec
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
Poortrollen en statussen
Switchpoorten hebben verschillende statussen en poortrollen.
Poortstatussen (voor STP):
- Uitgeschakeld – inactief.
- Blokkeren – luistert naar BPDU, maar zendt niet uit. Verzendt geen gegevens.
- Luisteren – luistert en verzendt BPDU. Verzendt geen gegevens.
- Leren – luistert en verzendt BPDU. Bereidt gegevensoverdracht voor - vult de MAC-adrestabel in.
- Doorsturen – stuurt gegevens door, luistert en verzendt BPDU.
STP-convergentietijd is 30-50 seconden. Na het aanzetten van de schakelaar doorlopen alle poorten alle statussen. De poort blijft enkele seconden in elke status staan. Dit werkingsprincipe is de reden waarom STP zo'n lange convergentietijd heeft. RSTP heeft minder poortstatussen.
Poortstatussen (voor RSTP):
- Weggooien – inactief.
- Weggooien – luistert naar BPDU, maar zendt niet uit. Verzendt geen gegevens.
- Weggooien - luistert en verzendt BPDU. Verzendt geen gegevens.
- Leren – luistert en verzendt BPDU. Bereidt gegevensoverdracht voor - vult de MAC-adrestabel in.
- Doorsturen – stuurt gegevens door, luistert en verzendt BPDU.
- In RSTP worden de statussen Uitgeschakeld, Blokkeren en Luisteren gecombineerd in één status: Weggooien.
Havenrollen:
- Rootpoort – de poort waarlangs gegevens worden verzonden. Het dient als het snelste pad naar de rootswitch.
- Aangewezen poort – de poort waarlangs gegevens worden verzonden. Gedefinieerd voor elk LAN-segment.
- Alternatieve poort – poort waarlangs geen gegevens worden verzonden. Het is een alternatief pad naar de root-switch.
- Back-uppoort – poort waarlangs gegevens niet worden overgedragen. Het is een back-uppad voor een segment waarop al één RSTP-poort is aangesloten. Back-uppoort wordt gebruikt als er twee schakelkanalen op één segment (leeshub) zijn aangesloten.
- Uitgeschakelde poort – RSTP is uitgeschakeld op deze poort.
De keuze voor Root Port is hierboven beschreven. Hoe wordt de aangewezen poort geselecteerd?
Laten we allereerst definiëren wat een LAN-segment is. Een LAN-segment is een botsing. domeinnaamBij een switch of router vormt elke poort een afzonderlijk botsingsdomein. Een LAN-segment is een kanaal tussen switches of routers. Bij een hub bevinden alle poorten zich in hetzelfde botsingsdomein.
Per segment wordt slechts één aangewezen poort toegewezen.
In het geval van segmenten waar er al rootports zijn, is alles duidelijk. De tweede poort in het segment wordt de aangewezen poort.
Maar er blijven back-upkanalen bestaan, waar er één aangewezen poort en één alternatieve poort zal zijn. Hoe zullen ze geselecteerd worden? De aangewezen poort is de poort met de laagste padkosten naar de rootswitch. Als de Path Costs gelijk zijn, zal de Designated Port de poort zijn die zich op de switch bevindt met de laagste Bridge ID. Als en Bridge ID gelijk zijn, wordt de aangewezen poort de poort met het laagste nummer. De tweede poort zal Alternatief zijn.
Er is nog een laatste punt: wanneer wordt de Backup-rol toegewezen aan een poort? Zoals hierboven al geschreven, wordt de Backup-poort alleen gebruikt als twee schakelkanalen op hetzelfde segment zijn aangesloten, dat wil zeggen op de hub. In dit geval wordt Designated Port geselecteerd op basis van exact dezelfde criteria:
- Laagste padkosten naar de rootswitch.
- Kleinste brug-ID.
- Kleinste poort-ID.
Maximaal aantal apparaten op het netwerk
De IEEE 802.1D-standaard stelt geen strenge eisen aan het aantal apparaten op een LAN met RSTP. Maar de standaard raadt aan om niet meer dan 7 switches in één tak te gebruiken (niet meer dan 7 hops), d.w.z. niet meer dan 15 in een ring. Wanneer deze waarde wordt overschreden, begint de netwerkconvergentietijd te stijgen.
ERR-implementatiedetails.
Overzicht
Convergentie tijd
De ERR-convergentietijd is 15 ms. Met het maximale aantal schakelaars in de ring en de aanwezigheid van ringkoppeling – 18 ms.
Mogelijke topologieën
ERR staat niet toe dat apparaten vrijelijk worden gecombineerd als RSTP. ERR heeft duidelijke topologieën die kunnen worden gebruikt:
- De ring
- Dubbele ring
- Koppel maximaal drie ringen
De ring
Wanneer ERR alle switches in één ring combineert, is het op elke switch noodzakelijk om de poorten te configureren die zullen deelnemen aan het bouwen van de ring.
Dubbele ring
Schakelaars kunnen worden gecombineerd tot een dubbele ring, wat de betrouwbaarheid van de ring aanzienlijk vergroot.
Beperkingen voor dubbele belsignalen:
- Een dubbele ring kan niet worden gebruikt om schakelaars met andere ringen te verbinden. Hiervoor moet u Ringkoppeling gebruiken.
- Een dubbele ring kan niet als paringsring worden gebruikt.
Ringen koppelen
Bij het koppelen kunnen er niet meer dan 200 apparaten op het netwerk zijn.
Bij het paren van ringen worden de resterende ringen gecombineerd tot een andere ring.
Als de ring via één schakelaar op de interfacering is aangesloten, wordt deze gebeld ringen koppelen via één schakelaar. Als er twee schakelaars uit de lokale ring op de interfacering zijn aangesloten, dan is dit het geval koppelen via twee schakelaars.
Bij het koppelen via één schakelaar op het apparaat worden beide poorten gebruikt. De convergentietijd zal in dit geval ongeveer 15-17 ms bedragen. Bij een dergelijke koppeling zal de koppelingsschakelaar een faalpunt zijn, omdat Als deze schakelaar verloren is gegaan, is de hele ring in één keer verloren. Door te koppelen via twee schakelaars wordt dit vermeden.
Het is mogelijk om dubbele ringen te matchen.
Padcontrole
Met de Path Control-functie kunt u de poorten configureren waarlangs gegevens bij normaal gebruik worden verzonden. Als het kanaal uitvalt en het netwerk wordt opnieuw opgebouwd naar de back-uptopologie, wordt het netwerk, nadat het kanaal is hersteld, opnieuw opgebouwd naar de opgegeven topologie.
Met deze functie kunt u besparen op back-upkabel. Bovendien zal de topologie die wordt gebruikt voor het oplossen van problemen altijd bekend zijn.
De hoofdtopologie schakelt binnen 15 ms over naar de back-uptopologie. Het terugschakelen wanneer het netwerk is hersteld, duurt ongeveer 30 ms.
beperkingen:
- Kan niet worden gebruikt in combinatie met Dual Ring.
- De functie moet op alle switches in het netwerk zijn ingeschakeld.
- Eén van de schakelaars is geconfigureerd als Path Control-master.
- Automatische overgang naar de hoofdtopologie na herstel vindt standaard na 1 seconde plaats (deze parameter kan worden gewijzigd met behulp van SNMP in het bereik van 0 s tot 99 s).
Werkingsprincipe
Werkingsprincipe van ERR
Overweeg bijvoorbeeld zes schakelaars – 1-6. Schakelaars worden gecombineerd tot een ring. Elke switch gebruikt twee poorten om verbinding te maken met de ring en slaat hun status op. Schakelt poortstatussen naar elkaar door. De apparaten gebruiken deze gegevens om de initiële status van de poorten in te stellen.
Havens hebben slechts twee rollen: geblokkeerd и Expeditie.
De switch met het hoogste MAC-adres blokkeert zijn poort. Alle andere poorten in de ring zenden gegevens uit.
Als een geblokkeerde poort niet meer werkt, wordt de volgende poort met het hoogste MAC-adres geblokkeerd.
Eenmaal opgestart, beginnen de switches Ring Protocol Data Units (R-PDU's) te verzenden. R-PDU wordt verzonden via multicast. R-PDU is een servicebericht, net als BPDU in RSTP. De R-PDU bevat de status van de switchpoort en het MAC-adres ervan.
Algoritme van acties in geval van kanaalstoring
Wanneer een verbinding mislukt, sturen switches R-PDU's om te melden dat de status van de poorten is gewijzigd.
Algoritme van acties bij het herstellen van een kanaal
Wanneer een mislukte verbinding online komt, sturen switches R-PDU's om de poorten op de hoogte te stellen van een statuswijziging.
De switch met het hoogste MAC-adres wordt de nieuwe rootswitch.
Het mislukte kanaal wordt een back-upkanaal.
Na herstel blijft een van de kanaalpoorten geblokkeerd en wordt de tweede overgebracht naar de doorstuurstatus. De geblokkeerde poort wordt de poort met de hoogste snelheid. Als de snelheden gelijk zijn, wordt de switchpoort met het hoogste MAC-adres geblokkeerd. Met dit principe kunt u een poort blokkeren die met maximale snelheid van de geblokkeerde status naar de doorstuurstatus gaat.
Maximaal aantal apparaten op het netwerk
Het maximale aantal schakelaars in een ERR-ring is 200.
Interactie tussen ERR en RSTP
RSTP kan worden gebruikt in combinatie met ERR. Maar de RSTP-ring en de ERR-ring mogen elkaar slechts via één schakelaar kruisen.
Beknopt
ERR is geweldig voor het organiseren van typische topologieën. Bijvoorbeeld een ring of een gedupliceerde ring.
Dergelijke topologieën worden vaak gebruikt voor redundantie in industriële faciliteiten.
Bovendien kan de tweede topologie met behulp van ERR minder betrouwbaar, maar kosteneffectiever worden geïmplementeerd. Dit kan gedaan worden met behulp van een duplicaatring.
Maar het is niet altijd mogelijk om ERR te gebruiken. Er zijn behoorlijk exotische schema's. We hebben de volgende topologie getest bij een van onze klanten.
In dit geval is ERR niet mogelijk. Voor dit schema hebben we RSTP gebruikt. De klant stelde strikte eisen aan de convergentietijd: minder dan 3 seconden. Om deze tijd te bereiken was het nodig om de root-switches (hoofd- en back-up) duidelijk te definiëren, evenals de kosten van de poorten in de handmatige modus.
Als gevolg hiervan heeft ERR een merkbaar voordeel in termen van convergentietijd, maar biedt het niet de flexibiliteit die RSTP biedt.
Bron: www.habr.com
