Puteți găsi o mulțime de materiale despre protocolul RSTP pe Internet. În acest articol, îmi propun să comparăm protocolul RSTP cu protocolul proprietar de la – Redundanță de apel extinsă.
Detalii de implementare RSTP
Prezentare generală
Timp de convergență – 1-10 s
Topologii posibile - orice
Se crede că RSTP permite doar conectarea comutatoarelor într-un inel:
Dar RSTP vă permite să conectați comutatoare în orice mod doriți. De exemplu, RSTP poate gestiona această topologie.
Principiul de funcționare
RSTP reduce orice topologie la un arbore. Unul dintre comutatoare devine centrul topologiei - comutatorul rădăcină. Comutatorul rădăcină transportă cele mai multe date prin el însuși.
Principiul de funcționare al RSTP este următorul:
- alimentarea este furnizată întrerupătoarelor;
- este selectat comutatorul de rădăcină;
- comutatoarele rămase determină calea cea mai rapidă către comutatorul rădăcină;
- canalele rămase sunt blocate și devin de rezervă.
Selectarea comutatorului rădăcină
Switch-urile cu RSTP schimbă pachete BPDU. Un BPDU este un pachet de servicii care conține informații RSTP. BPDU vine în două tipuri:
- Configurare BPDU.
- Notificare de modificare a topologiei.
Configurația BPDU este utilizată pentru a construi topologia. Numai comutatorul de rădăcină îl trimite. Configurația BPDU conține:
- ID expeditor (Bridge ID);
- ID-ul podului rădăcină;
- identificatorul portului din care a fost trimis acest pachet (Port ID);
- costul rutei către comutatorul rădăcină (Root Path Cost).
Orice comutator poate trimite o notificare de modificare a topologiei. Ele sunt trimise atunci când topologia se schimbă.
După pornire, toate comutatoarele se consideră a fi comutatoare rădăcină. Încep să transmită pachete BPDU. De îndată ce un comutator primește un BPDU cu un ID Bridge mai mic decât al său, nu se mai consideră a fi comutatorul rădăcină.
Bridge ID constă din două valori - adresa MAC și Bridge Priority. Nu putem schimba adresa MAC. Bridge Priority în mod implicit este 32768. Dacă nu modificați Bridge Priority, comutatorul cu cea mai mică adresă MAC va deveni comutatorul rădăcină. Comutatorul cu cea mai mică adresă MAC este cel mai vechi și poate să nu fie cel mai performant. Se recomandă să definiți manual comutatorul rădăcină al topologiei dvs. Pentru a face acest lucru, trebuie să configurați o mică Prioritate Bridge (de exemplu, 0) pe comutatorul rădăcină. De asemenea, puteți defini un comutator rădăcină de rezervă oferindu-i o Prioritate Bridge puțin mai mare (de exemplu, 4096).
Selectarea căii către comutatorul rădăcină
Comutatorul rădăcină trimite pachete BPDU către toate porturile active. BPDU are un câmp Path Cost. Costul căii denotă costul căii. Cu cât costul căii este mai mare, cu atât este nevoie de mai mult timp pentru ca pachetul să fie transmis. Când o BPDU trece printr-un port, se adaugă un cost la câmpul Path Cost. Numărul adăugat se numește Port Cost.
Adaugă o anumită valoare Costului căii atunci când o BPDU trece printr-un port. Valoarea care se adaugă se numește costul portului și poate fi determinată fie manual, fie automat. Costul portului poate fi determinat fie manual, fie automat.
Când un comutator non-root are mai multe căi alternative către rădăcină, o alege pe cea mai rapidă. Compară costul căii al acestor căi. Portul din care a venit BPDU cu cel mai mic cost de cale devine portul rădăcină.
Costurile porturilor care sunt atribuite automat pot fi vizualizate în tabel:
Rata Baud portului
Costul portului
10 Mbps
2 000 000
100 Mbps
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
Roluri și stări ale porturilor
Porturile de comutare au mai multe stări și roluri de porturi.
Stare port (pentru STP):
- Dezactivat – inactiv.
- Blocare – ascultă BPDU, dar nu transmite. Nu transmite date.
- Ascultare – ascultă și transmite BPDU. Nu transmite date.
- Învățare – ascultă și transmite BPDU. Se pregătește pentru transferul de date - completează tabelul cu adrese MAC.
- Redirecționare – transmite date, ascultă și transmite BPDU.
Timpul de convergență STP este de 30-50 de secunde. După pornirea comutatorului, toate porturile trec prin toate stările. Portul rămâne în fiecare stare timp de câteva secunde. Acest principiu de funcționare este motivul pentru care STP are un timp de convergență atât de lung. RSTP are mai puține stări de porturi.
Stare port (pentru RSTP):
- Renunțare – inactiv.
- Renunțare – ascultă BPDU, dar nu transmite. Nu transmite date.
- Renunțare – ascultă și transmite BPDU. Nu transmite date.
- Învățare – ascultă și transmite BPDU. Se pregătește pentru transferul de date - completează tabelul cu adrese MAC.
- Redirecționare – transmite date, ascultă și transmite BPDU.
- În RSTP, stările Dezactivat, Blocare și Ascultare sunt combinate într-una singură - Renunțare.
Roluri ale porturilor:
- Port rădăcină – portul prin care sunt transmise datele. Acesta servește ca cea mai rapidă cale către comutatorul rădăcină.
- Port desemnat – portul prin care sunt transmise datele. Definit pentru fiecare segment LAN.
- Port alternativ – port prin care nu se transmit datele. Este o cale alternativă la comutatorul rădăcină.
- Port de rezervă – port prin care nu se transmit datele. Este o cale de rezervă pentru un segment în care un port RSTP activat este deja conectat. Portul de rezervă este utilizat dacă două canale de comutare sunt conectate la un segment (hub de citire).
- Port dezactivat – RSTP este dezactivat pe acest port.
Alegerea portului rădăcină este descrisă mai sus. Cum este selectat Portul desemnat?
În primul rând, să definim ce este un segment LAN. Segmentul LAN este un domeniu de coliziune. Pentru un comutator sau un router, fiecare port formează un domeniu de coliziune separat. Segmentul LAN este un canal între comutatoare sau routere. Dacă vorbim despre hub, atunci hub-ul are toate porturile în același domeniu de coliziune.
Este alocat un singur port desemnat pe segment.
În cazul segmentelor în care există deja Root Port-uri, totul este clar. Al doilea port de pe segment devine Portul Desemnat.
Dar rămân canale de rezervă, unde vor exista un Port Desemnat și un Port Alternativ. Cum vor fi selectați? Portul desemnat va fi portul cu cel mai mic cost de cale către comutatorul rădăcină. Dacă Costurile Căii sunt egale, atunci Portul Desemnat va fi portul care se află pe comutatorul cu cel mai mic ID de Bridge. Dacă și Bridge ID sunt egale, atunci Portul Desemnat devine portul cu cel mai mic număr. Al doilea port va fi Alternate.
Există un ultim punct: când este atribuit rolul Backup unui port? După cum s-a scris deja mai sus, portul de rezervă este utilizat numai atunci când două canale de comutare sunt conectate la același segment, adică la hub. În acest caz, Portul desemnat este selectat folosind exact aceleași criterii:
- Cel mai mic cost al căii către comutatorul rădăcină.
- Cel mai mic ID de pod.
- Cel mai mic port ID.
Numărul maxim de dispozitive în rețea
Standardul IEEE 802.1D nu are cerințe stricte pentru numărul de dispozitive pe o LAN cu RSTP. Dar standardul recomandă utilizarea a nu mai mult de 7 comutatoare într-o ramură (nu mai mult de 7 hopuri), adică. nu mai mult de 15 într-un inel. Când această valoare este depășită, timpul de convergență al rețelei începe să crească.
Detalii de implementare a ERR.
Prezentare generală
Timp de convergență
Timpul de convergență ERR este de 15 ms. Cu numărul maxim de comutatoare în inel și prezența împerecherii inelului – 18 ms.
Topologii posibile
ERR nu permite ca dispozitivele să fie combinate liber ca RSTP. ERR are topologii clare care pot fi utilizate:
- Inelul
- Inel duplicat
- Împerecheați până la trei inele
Inelul
Când ERR combină toate comutatoarele într-un singur inel, atunci pe fiecare comutator este necesar să se configureze porturile care vor participa la construirea inelului.
Inel dublu
Comutatoarele pot fi combinate într-un inel dublu, ceea ce crește semnificativ fiabilitatea inelului.
Limitări dublu inel:
- Un inel dublu nu poate fi utilizat pentru a interfața comutatoarele cu alte inele. Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați Ring Coupling.
- Un inel dublu nu poate fi folosit pentru un inel de împerechere.
Inele de împerechere
La împerechere, nu pot exista mai mult de 200 de dispozitive în rețea.
Împerecherea inelelor implică combinarea inelelor rămase într-un alt inel.
Dacă inelul este conectat la inelul de interfață printr-un comutator, atunci acesta este numit împerecherea inelelor printr-un comutator. Dacă două comutatoare din inelul local sunt conectate la inelul de interfață, atunci acesta va fi împerechere prin două comutatoare.
La asocierea printr-un comutator de pe dispozitiv, sunt utilizate ambele porturi. Timpul de convergență în acest caz va fi de aproximativ 15-17 ms. Cu o astfel de asociere, comutatorul de asociere va fi un punct de eșec, deoarece După ce a pierdut acest comutator, întregul inel este pierdut dintr-o dată. Asocierea prin două comutatoare evită acest lucru.
Este posibil să potriviți inelele duplicat.
Controlul căii
Funcția Path Control vă permite să configurați porturile prin care datele vor fi transmise în funcționare normală. Dacă canalul eșuează și rețeaua este reconstruită la topologia de rezervă, atunci după ce canalul este restaurat, rețeaua va fi reconstruită la topologia specificată.
Această caracteristică vă permite să economisiți pe cablul de rezervă. În plus, topologia folosită pentru depanare va fi întotdeauna cunoscută.
Topologia principală comută la topologia de rezervă în 15 ms. Revenirea când rețeaua este restabilită va dura aproximativ 30 ms.
restricţii:
- Nu poate fi utilizat împreună cu Dual Ring.
- Funcția trebuie să fie activată pe toate comutatoarele din rețea.
- Unul dintre comutatoare este configurat ca master Path Control.
- Tranziția automată la topologia principală după recuperare are loc în mod implicit după 1 secundă (acest parametru poate fi modificat folosind SNMP în intervalul de la 0 s la 99 s).
Principiul de funcționare
Principiul de funcționare al ERR
De exemplu, luați în considerare șase comutatoare - 1-6. Comutatoarele sunt combinate într-un inel. Fiecare comutator folosește două porturi pentru a se conecta la inel și stochează stările acestora. Comută stările portului de redirecționare între ele. Dispozitivele folosesc aceste date pentru a seta starea inițială a porturilor.
Porturile au doar două roluri - blocate и Transmiterea.
Comutatorul cu cea mai mare adresă MAC își blochează portul. Toate celelalte porturi din inel transmit date.
Dacă un port Blocat nu mai funcționează, atunci următorul port cu cea mai mare adresă MAC devine Blocat.
Odată pornit, comutatoarele încep să trimită unități de date Ring Protocol (R-PDU). R-PDU este transmis prin multicast. R-PDU este un mesaj de serviciu, la fel ca BPDU în RSTP. R-PDU conține stările portului de comutare și adresa sa MAC.
Algoritm de acțiuni în cazul defecțiunii canalului
Când o legătură eșuează, comutatoarele trimit R-PDU-uri pentru a anunța că starea porturilor s-a schimbat.
Algoritm de acțiuni la restaurarea unui canal
Când o legătură eșuată intră online, comutatoarele trimit R-PDU-uri pentru a notifica porturile cu privire la o schimbare a stării.
Comutatorul cu cea mai mare adresă MAC devine noul comutator rădăcină.
Canalul eșuat devine unul de rezervă.
După restaurare, unul dintre porturile de canal rămâne blocat, iar al doilea este transferat în starea de redirecționare. Portul blocat devine portul cu cea mai mare viteză. Dacă vitezele sunt egale, atunci portul comutatorului cu cea mai mare adresă MAC va fi blocat. Acest principiu vă permite să blocați un port care va trece din starea blocată în starea de redirecționare la viteză maximă.
Numărul maxim de dispozitive în rețea
Numărul maxim de comutatoare într-un inel ERR este 200.
Interacțiunea dintre ERR și RSTP
RSTP poate fi utilizat în combinație cu ERR. Dar inelul RSTP și inelul ERR trebuie să se intersecteze doar printr-un comutator.
Rezumat
ERR este excelent pentru organizarea topologiilor tipice. De exemplu, un inel sau un inel duplicat.
Astfel de topologii sunt adesea folosite pentru redundanță în instalațiile industriale.
Mai mult, cu ajutorul ERR, a doua topologie poate fi implementată mai puțin fiabil, dar mai rentabil. Acest lucru se poate face folosind un inel duplicat.
Dar nu este întotdeauna posibil să utilizați ERR. Există scheme destul de exotice. Am testat următoarea topologie cu unul dintre clienții noștri.
În acest caz, ERR nu este posibil să se aplice. Pentru această schemă am folosit RSTP. Clientul avea o cerință strictă pentru timpul de convergență - mai puțin de 3 s. Pentru a atinge acest timp, a fost necesar să se definească clar comutatoarele rădăcină (primare și de rezervă), precum și costul porturilor în modul manual.
Ca rezultat, ERR are un avantaj vizibil în ceea ce privește timpul de convergență, dar nu oferă flexibilitatea pe care o oferă RSTP.
Sursa: www.habr.com