Załóżmy, że STP jest w stanie zbieżności. Co się stanie, jeśli wezmę kabel i połączę przełącznik N bezpośrednio z korzeniowym przełącznikiem A? Korzeń mostu „zobaczy”, że ma nowy aktywowany port i wyśle przez niego BPDU.
Przełącznik N, otrzymując ten ramkę z zerowym kosztem, określi koszt trasy przez nowy port jako 0+19 = 19, przy założeniu, że koszt jego korzeniowego portu wynosi 76. Po tym port przełącznika N, który wcześniej był w stanie disabled, przejdzie przez wszystkie etapy przejścia i przełączy się w tryb przesyłania tylko po 50 sekundach. Jeśli do tego przełącznika podłączone są inne urządzenia, wszystkie one przez 50 sekund stracą połączenie z korzeniowym przełącznikiem i z siecią w ogóle.
W podobny sposób postępuje przełącznik G, otrzymując od przełącznika N ramkę BPDU z powiadomieniem o koszcie 19. Zmienia koszt swojego przypisanego portu na 19+19= 38 i ponownie przypisuje go jako nowy port korzeniowy, ponieważ koszt jego wcześniejszego portu korzeniowego wynosi 57, co jest większe niż 38. Przy tym ponownie zaczynają się wszystkie etapy ponownego przydzielania portów trwające 50 s, a w końcu cała sieć ulega awarii.
Teraz rozważmy, co się stanie w podobnej sytuacji przy użyciu RSTP. Korzeniowy przełącznik w dokładnie ten sam sposób wyśle BPDU do podłączonego do niego przełącznika N, ale natychmiast po tym zablokuje swój port. Otrzymując tę ramkę, przełącznik N określi, że dany szlak ma mniejszy koszt niż jego port korzeniowy, i natychmiast go zablokuje. Po tym N wyśle do korzeniowego przełącznika Propozycję z prośbą o otwarcie nowego portu, ponieważ jego koszt jest mniejszy niż koszt już istniejącego portu korzeniowego. Po tym, jak korzeniowy przełącznik zgodzi się na prośbę, odblokuje swój port i wyśle Zgodę do przełącznika N, po czym ten ostatni uczyni nowy port swoim portem korzeniowym.
Dzięki mechanizmowi Propozycja/Zgoda ponowne przydzielenie portu korzeniowego odbędzie się praktycznie natychmiast, a wszystkie urządzenia podłączone do przełącznika N nie utracą połączenia z siecią.
Przydzielając nowy port korzeniowy, przełącznik N przekształci stary port korzeniowy w port alternatywny. To samo stanie się z przełącznikiem G – wymieni on z przełącznikiem N wiadomości Propozycja/Zgoda, przypisze nowy port korzeniowy i zablokuje pozostałe porty. Następnie proces będzie kontynuowany w następnym segmencie sieci z przełącznikiem F.
Switch F, analizując koszty, zauważy, że trasa do głównego switcha przez dolny port będzie kosztować 57, podczas gdy istniejąca trasa przez górny port wynosi 38, i pozostawi wszystko bez zmian. Po dowiedzeniu się o tym, switch G zablokuje port skierowany do F i będzie przesyłać ruch do głównego switcha nową trasą G-H-A.
Dopóki switch F nie otrzyma Proposal/Agreement od switcha G, będzie utrzymywał swój dolny port zablokowany, aby zapobiec powstawaniu pętli. W ten sposób widzisz, że RSTP to bardzo szybki protokół, który nie wprowadza w sieci problemów charakterystycznych dla STP.
Teraz przejdźmy do rozważenia poleceń. Musisz wejść w tryb globalnej konfiguracji switcha i wybrać tryb PVST lub RPVST za pomocą polecenia spanning-tree mode . Następnie musisz zdecydować, jak zmienić priorytet konkretnej VLAN. W tym celu używa się polecenia spanning-tree vlan priority . Z ostatniego wideo powinieneś pamiętać, że priorytet to liczba mnożona przez 4096, a domyślnie wynosi ona 32768 plus numer sieci VLAN. Jeśli wybrałeś VLAN1, to priorytet domyślny wyniesie 32768+1= 32769.
Po co może być potrzebna zmiana priorytetu sieci? Wiemy, że BID składa się z numerycznej wartości priorytetu i adresu MAC. Adres MAC urządzenia nie może być zmieniony, ma wartość stałą, dlatego można zmienić tylko wartość priorytetu.
Załóżmy, że istnieje duża sieć, w której wszystkie urządzenia Cisco są połączone w okrąg. Przy tym domyślnie aktywowany jest PVST, dlatego system wybierze główny switch. Jeśli wszystkie urządzenia mają ten sam priorytet, to przewagę zyska switch z najstarszym adresem MAC. Może to być jednak przełącznik stary model, mający 10-12 lat, który nawet nie ma wystarczającej mocy i wydajności, aby 'przewodzić' tak rozległej sieci.
W tym samym czasie w twojej sieci może znajdować się najnowszy switch warty kilka tysięcy dolarów, który z racji wyższego numeru MAC jest zmuszony 'podporządkować się' staremu switchowi wartemu kilka setek dolarów. Jeśli stary switch staje się głównym przełącznikiem, to świadczy o poważnym błędzie w projektowaniu sieci.
Dlatego musisz przejść do ustawień nowego przełącznika i przypisać mu minimalną wartość priorytetu, na przykład 0. Przy użyciu VLAN1 całkowita wartość priorytetu wyniesie 0+1=1, a wszystkie pozostałe urządzenia będą go stale uważać za główny przełącznik.
Teraz wyobraźmy sobie taką sytuację. Jeśli główny przełącznik z jakiegoś powodu staje się niedostępny, możesz chcieć, aby nowym głównym przełącznikiem stał się nie dowolny przełącznik z niższym priorytetem, a jakiś konkretny przełącznik z lepszymi funkcjami sieciowymi. W takim przypadku w ustawieniach Root Bridge używa się polecenia, które przypisuje główny i pomocniczy przełączniki: spanning-tree vlan root . Wartość priorytetu dla głównego przełącznika Primary wyniesie 32768 – 4096 – 4096 = 24576. Dla pomocniczego przełącznika Secondary oblicza się ją według wzoru 32768 – 4096 = 28672.
Nie musisz ręcznie wprowadzać tych liczb – system zrobi to za ciebie automatycznie. W ten sposób głównym będzie przełącznik z priorytetem 24576, a przy jego niedostępności – przełącznik z priorytetem 28672, przy założeniu, że priorytet wszystkich pozostałych przełączników domyślnie wynosi co najmniej 32768. Tak należy postępować, jeśli nie chcesz, aby system automatycznie przypisywał główny przełącznik.
Jeśli chcesz zobaczyć ustawienia protokołu STP, musisz użyć polecenia show spanning-tree summary. Przyjrzyjmy się teraz wszystkim tematowi omówionym dzisiaj za pomocą Packet Tracer. Używam topologii sieci z 4 przełącznikami modelu 2690, to nie ma znaczenia, ponieważ wszystkie modele przełączników Cisco obsługują STP. Są połączone ze sobą w taki sposób, że sieć tworzy zamknięty krąg.
Domyślnie urządzenia Cisco działają w trybie PSTV+, co oznacza, że do konwergencji każdy port potrzebuje nie więcej niż 20 s. Panel symulacji pozwala na przedstawienie wysyłania ruchu i oglądanie parametrów działania stworzonej sieci.
Widzisz, co stanowi ramkę STP BPDU. Jeśli widzisz oznaczenie wersji 0, to oznacza, że masz do czynienia z STP, ponieważ dla RSTP używana jest wersja 2. Podano tutaj również wartość Root ID, składającą się z priorytetu i adresu MAC głównego przełącznika, oraz równą jej wartość Bridge ID.
Te wartości są sobie równe, ponieważ koszt trasy do przełącznika głównego SW0 wynosi 0, a zatem jest on samym przełącznikiem głównym. W ten sposób, po włączeniu przełączników, dzięki wykorzystaniu STP nastąpił automatyczny wybór Root Bridge i sieć zaczęła działać. Widzisz, że dla zapobieżenia pętli górny port Fa0/2 przełącznika SW2 został przełączony w stan Blocking, co oznacza pomarańczowy kolor wskaźnika.
Przejdźmy do konsoli ustawień przełącznika SW0 i użyjmy pary poleceń. Pierwsze to polecenie show spanning-tree, po wpisaniu którego na ekranie zostanie pokazana informacja o trybie PSTV+ dla sieci VLAN1. Jeśli użyjemy kilku VLAN-ów, w dolnej części okna pojawi się drugi blok informacji dla drugiej i następnych wykorzystywanych sieci.
Widzisz, że protokół STP jest dostępny na mocy normy IEEE, co oznacza wykorzystanie PVSTP+. Technicznie rzecz biorąc, nie jest to norma .1d. Tutaj znajduje się również informacja o Root ID: priorytet 32769, adres MAC urządzenia głównego, koszt 19 itd. Następnie znajduje się informacja Bridge ID, w której rozszyfrowane jest wartość priorytetu 32768 + 1, a następnie inny adres MAC. Jak widzisz, myliłem się — przełącznik SW0 nie jest przełącznikiem głównym, przełącznik główny ma inny adres MAC, podany w parametrach Root ID. Myślę, że ma to związek z tym, że SW0 otrzymał ramkę BPDU z informacją, że jakiś przełącznik w sieci ma większe podstawy, aby spełnić rolę głównego. Teraz to rozważymy.
(uwaga tłumacza: Root ID – identyfikator przełącznika głównego, taki sam dla wszystkich urządzeń w tej samej sieci VLAN, działającej w protokole STP, Bridge ID – identyfikator lokalnego przełącznika w strukturze Root Bridge, który może być różny dla różnych przełączników i różnych VLAN-ów).
Jeszcze jeden faktor, który wskazuje na to, że SW0 nie jest przełącznikiem głównym – to fakt, że przełącznik główny nie ma Root Port, a w tym przypadku występują zarówno Root Port, jak i Designated Port, znajdujące się w stanie forwarding. Widzisz również typ połączenia p2p, czyli 'punkt-punkt'. Oznacza to, że porty fa0/1 i fa0/2 są bezpośrednio połączone z sąsiednimi przełącznikami.
Gdyby jakiś port był podłączony do huba, typ połączenia byłby oznaczony jako shared, a później to omówimy. Jeśli wprowadzę polecenie do wyświetlenia informacji podsumowującej show spanning-tree summary, zobaczymy, że ten switch znajduje się w trybie PVSTP, następnie pojawia się wykaz niedostępnych funkcji portu.
Dalej pokazany jest stan oraz liczba portów obsługujących VLAN1: blocking 0, listening 0, learning 0, w stanie forwarding znajduje się 2 porty w trybie STP.
Zanim przejdziemy do switcha SW2, przyjrzyjmy się ustawieniom switcha SW1. W tym celu użyjemy tego samego polecenia show spanning-tree.
Widzicie, że adres MAC Root ID dla switcha SW1 jest taki sam jak dla SW0, ponieważ wszystkie urządzenia w sieci przy spotkaniu otrzymują ten sam adres urządzenia Root Bridge, ponieważ ufają wyborowi dokonanym przez protokół STP. Jak widzicie, SW1 jest korzeniowym switchem, ponieważ adresy Root ID i Bridge ID są identyczne. Dodatkowo, znajduje się tutaj komunikat „ten switch jest korzeniowy”.
Kolejnym oznakiem korzeniowego switcha jest to, że nie ma Root-portów, oba porty oznaczone są jako Designated. Jeśli wszystkie porty pokazane są jako Designated i znajdują się w stanie forwarding, to macie przed sobą korzeniowy switch.
Switch SW3 zawiera podobne informacje, a teraz przechodzę do SW2, ponieważ jeden z jego portów znajduje się w stanie Blocking. Używam polecenia show spanning-tree i widzimy, że informacje Root ID oraz wartość priorytetu są takie same jak w innych switchach.
Dalej wskazano, że jeden z portów jest Alternative. Niech was to nie zmyli, standard 802.1d nazywa to Blocking Port, a w PVSTP zablokowany port zawsze oznaczany jest jako Alternative. Tak więc ten alternatywny port Fa0/2 znajduje się w stanie zablokowanym, a port Fa0/1 pełni rolę Root Port.
Zablokowany port znajduje się w segmencie sieci między switchem SW0 a switchem SW2, dzięki czemu nie tworzy nam pętli. Jak widzicie, switche korzystają z połączenia typu p2p, ponieważ nie są podłączone żadne inne urządzenia.
Mamy sieć, która schodzi się na protokole STP. Teraz wezmę kabel i połączę bezpośrednio switch SW2 z końcowym switchem SW1. Po tym wszystkie porty SW2 będą oznaczone pomarańczowymi znacznikami.
Jeśli użyjemy polecenia show spanning-tree summary, zobaczymy, że najpierw dwa porty są w stanie Listening, następnie przechodzą w stan Learning, a po kilku sekundach w stan Forwarding, przy czym kolor znacznika zmienia się na zielony. Jeśli teraz wpiszemy polecenie show spanning-tree, widać, że Fa0/1, który wcześniej był portem Root, przeszedł teraz w stan blokady i stał się portem Alternative.
Port Fa0/3, do którego podłączony jest kabel głównego switcha, stał się portem Root, a port Fa0/2 przekształcił się w przypisany port Designated. Przyjrzyjmy się jeszcze raz procesowi konwergencji. Odłączę kabel SW2-SW1 i wrócę do poprzedniej topologii. Widzicie, że porty SW2 najpierw są blokowane i znowu stają się pomarańczowe, a następnie kolejno przechodzą przez stany Listening i Learning i znajdują się w stanie Forwarding. Przy tym jeden port staje się zielony, a drugi, podłączony do switcha SW0, pozostaje pomarańczowy. Proces konwergencji zajął dość dużo czasu, to są koszty pracy STP.
Teraz przyjrzyjmy się, jak działa RSTP. Zaczniemy od switcha SW2 i wprowadzimy w jego ustawieniach polecenie spanning-tree mode rapid-pvst. To polecenie ma tylko dwa warianty parametrów: pvst i rapid-pvst, ja używam drugiego. Po wprowadzeniu polecenia switch przechodzi w tryb RPVST, co można sprawdzić korzystając z polecenia show spanning-tree.
Na początku widzisz komunikat, że teraz działa protokół RSTP. Wszystko inne pozostało bez zmian. Następnie muszę zrobić to samo dla wszystkich pozostałych urządzeń, a na tym konfigurowanie RSTP jest zakończone. Przyjrzyjmy się działaniu tego protokołu, jak robiliśmy to dla STP.
Ponownie łączę za pomocą kabla switch SW2 bezpośrednio z głównym switchem SW1 – zobaczmy, jak szybko nastąpi konwergencja. Wpisuję polecenie show spanning-tree summary i widzę, że dwa porty switcha są w stanie Blocking, 1 w stanie Forwarding.
Widzicie, że konwergencja nastąpiła praktycznie natychmiast, więc możecie ocenić, jak szybko RSTP działa w porównaniu do STP. Następnie możemy użyć polecenia spanning-tree portfast default, które przekształci wszystkie porty switcha w tryb portfast domyślnie. Jest to istotne w przypadku, jeśli większość portów switcha jest portami Edge, bezpośrednio połączonymi z hostami. Jeśli mamy jakiś port, który nie jest portem Edge, przywracamy go do trybu spanning-tree.
Aby skonfigurować pracę z VLAN, można użyć polecenia spanning-tree vlan z parametrami priority (ustala priorytet przełącznika dla spanning-tree) lub root (przypisuje przełącznik jako korzeniowy). Używamy polecenia spanning-tree vlan 1 priority, podając jako priorytet dowolną liczbę, będącą wielokrotnością 4096, w zakresie od 0 do 61440. W ten sposób można ręcznie zmienić priorytet dowolnego VLAN.
Można wpisać polecenie spanning-tree vlan 1 root z parametrami primary lub secondary, aby skonfigurować główny lub zapasowy port root dla konkretnej sieci. Jeśli używam polecenia spanning-tree vlan 1 root primary, ten port stanie się głównym portem korzeniowym dla sieci VLAN1.
Wprowadzę polecenie show spanning-tree, a zobaczymy, że ten przełącznik SW2 ma priorytet 24577, adresy MAC Root ID i Bridge ID są takie same, co oznacza, że teraz stał się korzeniowym przełącznikiem.
Widzisz, jak szybko nastąpiło zbieżność i zmiana ról przełączników. Teraz anuluję tryb głównego przełącznika poleceniem no spanning-tree vlan 1 root primary, po czym jego priorytet powróci do poprzedniej wartości 32769, a rola korzeniowego przełącznika ponownie przejdzie do SW1.
Zobaczmy, jak działa portfast. Wprowadzę polecenie int f0/1, przejdę do ustawień tego portu i użyję polecenia spanning-tree, po czym system wyświetli podpowiedzi wartości parametrów.
Następnie użyję polecenia spanning-tree portfast, które można wprowadzić z parametrami disable (wyłącza funkcję portfast dla tego portu) lub trunk (włącza funkcję portfast dla tego portu nawet w trybie trunk).
Jeśli wprowadzić spanning-tree portfast, funkcja po prostu zostanie włączona na tym porcie. Aby aktywować funkcję BPDU Guard, należy użyć polecenia spanning-tree bpduguard enable, polecenie spanning-tree bpduguard disable wyłącza tę funkcję.
Szybko opowiem o jeszcze jednej rzeczy. Jeśli dla VLAN1 interfejs przełącznika SW2 w kierunku SW3 będzie zablokowany, to przy innych parametrach ustawienia dla innego VLAN, na przykład VLAN2, ten sam interfejs może stać się portem korzeniowym. W ten sposób w systemie może być realizowany mechanizm równoważenia obciążenia ruchu – w jednym przypadku dany segment sieci nie jest używany, w drugim – jest używany.
Pokażę, co się dzieje, gdy przy podłączeniu huba mamy shared-interfejs. Dodam hub do schematu i połączę go z przełącznikiem SW2 dwoma kablami.
Polecenie show spanning-tree odzwierciedli następujący obraz.
Port Fa0/5 (lewy dolny port przełącznika) staje się portem zapasowym, a port Fa0/4 (prawy dolny port przełącznika) staje się przypisanym portem designated. Typ obu portów to porty wspólne, czyli shared. Oznacza to, że segment interfejsów switcha-huba jest siecią wspólną.
Dzięki zastosowaniu RSTP uzyskaliśmy podział na porty alternatywne i zapasowe. Jeśli przeniesiemy przełącznik SW2 w tryb pvst za pomocą polecenia spanning-tree mode pvst, zobaczymy, że interfejs Fa0/5 znów przeszedł w stan Alternative, ponieważ obecnie nie ma różnicy między portem zapasowym a portem alternatywnym.
To była bardzo długa lekcja, a jeśli czegoś nie zrozumiałeś, zalecam obejrzenie jej jeszcze raz.
Dziękujemy, że z nami jesteś. Czy podobają Ci się nasze artykuły? Chcesz widzieć więcej interesujących materiałów? Wspieraj nas składając zamówienie lub polecając znajomym, 30% zniżki dla użytkowników Habr na unikalny odpowiednik serwerów entry-level, który został stworzony przez nas dla Ciebie: (dostępne opcje z RAID1 i RAID10, do 24 rdzeni i do 40GB DDR4).
Dell R730xd dwa razy tańszy? Tylko u nas w Holandii! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — od 99 dolarów! Czytaj o tym
Źródło: habr.com
