Podrobnosti o implementaciji RSTP in lastniških protokolov Extended Ring Redundancy

Na internetu lahko najdete veliko gradiva o protokolu RSTP. V tem članku predlagam primerjavo protokola RSTP z lastniškim protokolom iz Phoenix stik – Redundanca razširjenega obroča.

Podrobnosti o izvedbi RSTP

Pregled

Čas konvergence – 1-10 s
Možne topologije - kaj

Splošno prepričanje je, da RSTP dovoljuje samo povezavo stikal v obroč:

Toda RSTP vam omogoča povezavo stikal na kakršen koli način. Na primer, RSTP lahko obravnava to topologijo.

Načelo delovanja

RSTP zmanjša vsako topologijo na drevo. Eno od stikal postane središče topologije - korensko stikalo. Korensko stikalo prenese največ podatkov skozi sebe.

Načelo delovanja RSTP je naslednje:

1. napajanje se napaja na stikala;
2. izbrano je korensko stikalo;
3. preostala stikala določajo najhitrejšo pot do korenskega stikala;
4. preostali kanali so blokirani in postanejo rezervni.

Izbira korenskega stikala

Stikala z RSTP izmenjujejo pakete BPDU. BPDU je servisni paket, ki vsebuje informacije RSTP. BPDU je na voljo v dveh vrstah:

• Konfiguracija BPDU.
• Obvestilo o spremembi topologije.

Konfiguracijski BPDU se uporablja za izgradnjo topologije. Pošlje ga le korensko stikalo. Konfiguracijski BPDU vsebuje:

• ID pošiljatelja (Bridge ID);
• ID korenskega mostu;
• identifikator vrat, iz katerih je bil ta paket poslan (Port ID);
• strošek poti do korenskega stikala (Root Path Cost).

Vsako stikalo lahko pošlje obvestilo o spremembi topologije. Poslani so, ko se topologija spremeni.

Po vklopu se vsa stikala štejejo za korenska stikala. Začnejo prenašati pakete BPDU. Takoj ko stikalo prejme BPDU z nižjim ID-jem mostu od svojega, se ne šteje več za korensko stikalo.

Bridge ID je sestavljen iz dveh vrednosti - MAC naslova in Bridge Priority. Naslova MAC ne moremo spremeniti. Bridge Priority je privzeto 32768. Če ne spremenite Bridge Priority, bo stikalo z najnižjim naslovom MAC postalo korensko stikalo. Stikalo z najnižjim naslovom MAC je najstarejše in morda ni najzmogljivejše. Priporočljivo je, da ročno definirate korensko stikalo svoje topologije. Če želite to narediti, morate na korenskem stikalu konfigurirati majhno prioriteto mostu (na primer 0). Določite lahko tudi rezervno korensko stikalo, tako da mu dodelite nekoliko višjo prioriteto mostu (na primer 4096).

Izbira poti do korenskega stikala

Korensko stikalo pošilja pakete BPDU na vsa aktivna vrata. BPDU ima polje Path Cost. Path Cost označuje stroške poti. Višji kot je strošek poti, dlje traja, da se paket prenese. Ko gre BPDU skozi vrata, se v polje Path Cost doda strošek. Dodana številka se imenuje Port Cost.

Doda določeno vrednost stroškom poti, ko gre BPDU skozi vrata. Dodana vrednost se imenuje strošek pristanišča in se lahko določi ročno ali samodejno. Strošek pristanišča je mogoče določiti ročno ali samodejno.

Ko ima nekorensko stikalo več alternativnih poti do korena, izbere najhitrejšo. Primerja stroške poti teh poti. Vrata, iz katerih prihaja BPDU z najnižjo ceno poti, postanejo korenska vrata.

Stroške pristanišč, ki se dodelijo samodejno, si lahko ogledate v tabeli:

Hitrost prenosa v vratih
Stroški pristanišča

10 Mb/s
2 000 000

100 Mb/s
200 000

1 Gb / s
20 000

10 Gb / s
2 000

Vloge in statusi vrat

Vrata stikala imajo več statusov in vlog vrat.

Statusi vrat (za STP):

• Onemogočeno – neaktivno.
• Blokiranje – posluša BPDU, vendar ne prenaša. Ne prenaša podatkov.
• Poslušanje – posluša in oddaja BPDU. Ne prenaša podatkov.
• Učenje – posluša in oddaja BPDU. Pripravi na prenos podatkov - izpolni tabelo MAC naslovov.
• Posredovanje – posreduje podatke, posluša in oddaja BPDU.

Čas konvergence STP je 30-50 sekund. Po vklopu stikala gredo vsa vrata skozi vsa stanja. Vrata ostanejo v vsakem stanju nekaj sekund. To načelo delovanja je razlog, zakaj ima STP tako dolg čas konvergence. RSTP ima manj stanj vrat.

Statusi vrat (za RSTP):

• Zavržem – neaktiven.
• Zavrže – posluša BPDU, vendar ne prenaša. Ne prenaša podatkov.
• Zavrženo – posluša in oddaja BPDU. Ne prenaša podatkov.
• Učenje – posluša in oddaja BPDU. Pripravi na prenos podatkov - izpolni tabelo MAC naslovov.
• Posredovanje – posreduje podatke, posluša in oddaja BPDU.
• V RSTP so statusi Onemogočeno, Blokiranje in Poslušanje združeni v enega – Zavrženo.

Vloge vrat:

• Korenska vrata – vrata, skozi katera se prenašajo podatki. Služi kot najhitrejša pot do korenskega stikala.
• Določena vrata – vrata, skozi katera se prenašajo podatki. Določeno za vsak segment LAN.
• Nadomestna vrata – vrata, prek katerih se podatki ne prenašajo. Je alternativna pot do korenskega stikala.
• Rezervna vrata – vrata, prek katerih se podatki ne prenašajo. Je rezervna pot za segment, kjer so ena vrata, ki podpirajo RSTP, že povezana. Rezervna vrata se uporabljajo, če sta dva preklopna kanala povezana na en segment (bralno vozlišče).
• Onemogočena vrata – RSTP je na teh vratih onemogočen.

Izbira korenskih vrat je opisana zgoraj. Kako se izberejo določena vrata?

Najprej opredelimo, kaj je segment LAN. Segment LAN je domena kolizije. Za stikalo ali usmerjevalnik vsaka vrata tvorijo ločeno domeno trkov. LAN segment je kanal med stikali ali usmerjevalniki. Če govorimo o vozlišču, ima zvezdišče vsa svoja vrata v isti domeni kolizije.

Na segment so dodeljena samo ena določena vrata.

V primeru segmentov, kjer že obstajajo Root Porti, je vse jasno. Druga vrata na segmentu postanejo imenovana vrata.

Ostajajo pa rezervni kanali, kjer bodo ena določena vrata in ena nadomestna vrata. Kako bodo izbrani? Določena vrata bodo vrata z najnižjo ceno poti do korenskega stikala. Če so stroški poti enaki, bodo določena vrata vrata, ki se nahajajo na stikalu z najnižjim ID-jem mostu. Če sta in Bridge ID enaka, potem imenovana vrata postanejo vrata z najnižjo številko. Druga vrata bodo nadomestna.

Še zadnja točka: kdaj je vloga varnostnega kopiranja dodeljena vratom? Kot je bilo že napisano zgoraj, se Backup port uporablja le, če sta dva preklopna kanala povezana na isti segment, to je na hub. V tem primeru so izbrana vrata izbrana po popolnoma enakih merilih:

• Najnižja cena poti do korenskega stikala.
• Najmanjši ID mostu.
• Najmanjši ID vrat.

Največje število naprav v omrežju

Standard IEEE 802.1D nima strogih zahtev glede števila naprav v omrežju LAN z RSTP. Toda standard priporoča uporabo največ 7 stikal v eni veji (ne več kot 7 skokov), tj. ne več kot 15 v obroču. Ko je ta vrednost presežena, se konvergenčni čas omrežja začne povečevati.

Podrobnosti implementacije ERR.

Pregled

Čas konvergence

Konvergenčni čas ERR je 15 ms. Z največjim številom stikal v obroču in prisotnostjo seznanjanja obročev – 18 ms.

Možne topologije

ERR ne dovoljuje poljubnega kombiniranja naprav kot RSTP. ERR ima jasne topologije, ki jih je mogoče uporabiti:

• Prstan
• Podvojen prstan
• Seznanite do tri prstane

Prstan

Ko ERR združi vsa stikala v en obroč, potem je treba na vsakem stikalu konfigurirati vrata, ki bodo sodelovala pri gradnji obroča.

Dvojni prstan


Stikala je možno združiti v dvojni obroč, kar bistveno poveča zanesljivost obroča.

Omejitve dvojnega zvonjenja:

• Dvojnega obroča ni mogoče uporabiti za povezovanje stikal z drugimi obroči. Če želite to narediti, morate uporabiti obročno spojko.
• Dvojnega obroča ni mogoče uporabiti za paritveni obroč.

Seznanjajoči prstani

Pri seznanjanju ne sme biti v omrežju več kot 200 naprav.

Seznanjanje obročev vključuje združevanje preostalih obročev v drug obroč.

Če je obroč povezan z vmesniškim obročem prek enega stikala, se to imenuje združevanje zvonjenja prek enega stikala. Če sta dve stikali iz lokalnega obroča povezani z vmesniškim obročem, potem bo to združevanje prek dveh stikal.

Pri seznanjanju prek enega stikala na napravi se uporabljata oba vrata. Čas konvergence bo v tem primeru približno 15-17 ms. S takim združevanjem bo stikalo za združevanje točka napake, ker Ko izgubite to stikalo, izgubite celoten prstan naenkrat. Temu se izogne ​​seznanjanje prek dveh stikal.

Možno je ujemanje dvojnikov prstanov.

Nadzor poti


Funkcija Path Control vam omogoča, da konfigurirate vrata, skozi katera se bodo podatki prenašali pri običajnem delovanju. Če kanal odpove in je omrežje ponovno zgrajeno na rezervno topologijo, bo po obnovitvi kanala omrežje znova zgrajeno nazaj na določeno topologijo.

Ta funkcija vam omogoča, da prihranite pri rezervnem kablu. Poleg tega bo topologija, uporabljena za odpravljanje težav, vedno znana.

Glavna topologija preklopi na rezervno topologijo v 15 ms. Preklop nazaj, ko je omrežje obnovljeno, bo trajalo približno 30 ms.

Omejitve:

• Ni ga mogoče uporabiti v povezavi z dvojnim obročem.
• Funkcija mora biti omogočena na vseh stikalih v omrežju.
• Eno od stikal je konfigurirano kot glavni nadzor poti.
• Samodejni prehod na glavno topologijo po obnovitvi se privzeto pojavi po 1 sekundi (ta parameter je mogoče spremeniti z uporabo SNMP v območju od 0 s do 99 s).

Načelo delovanja

Načelo delovanja ERR

Na primer, upoštevajte šest stikal - 1-6. Stikala so združena v obroč. Vsako stikalo uporablja dva vrata za povezavo z obročem in shranjuje njihove statuse. Medsebojno preklaplja med statusi vrat. Naprave uporabljajo te podatke za nastavitev začetnega stanja vrat.

Pristanišča imajo samo dve vlogi - blokiran и Posredovanje.

Stikalo z najvišjim naslovom MAC blokira svoja vrata. Vsa druga vrata v obroču prenašajo podatke.

Če blokirana vrata prenehajo delovati, postanejo naslednja vrata z najvišjim naslovom MAC blokirana.

Ko se zaženejo, začnejo stikala pošiljati podatkovne enote Ring Protocol (R-PDU). R-PDU se prenaša z uporabo multicast-a. R-PDU je storitveno sporočilo, tako kot BPDU v RSTP. R-PDU vsebuje statuse vrat stikala in njegov naslov MAC.

Algoritem ukrepov v primeru okvare kanala
Ko povezava ne uspe, stikala pošljejo R-PDU-je, da obvestijo, da se je status vrat spremenil.

Algoritem dejanj pri obnovitvi kanala
Ko neuspešna povezava vzpostavi povezavo, stikala pošljejo R-PDU, da obvestijo vrata o spremembi statusa.

Stikalo z najvišjim naslovom MAC postane novo korensko stikalo.

Neuspeli kanal postane rezervni.

Po obnovitvi ena od vrat kanala ostane blokirana, druga pa se prenese v stanje posredovanja. Blokirana vrata postanejo vrata z največjo hitrostjo. Če sta hitrosti enaki, bodo vrata stikala z najvišjim naslovom MAC blokirana. To načelo vam omogoča, da blokirate vrata, ki se bodo premaknila iz blokiranega stanja v stanje posredovanja z največjo hitrostjo.

Največje število naprav v omrežju

Največje število stikal v obroču ERR je 200.

Interakcija med ERR in RSTP

RSTP se lahko uporablja v kombinaciji z ERR. Vendar se morata obroč RSTP in obroč ERR križati samo prek enega stikala.

Povzetek

ERR je odličen za organiziranje tipičnih topologij. Na primer prstan ali podvojen prstan.

Takšne topologije se pogosto uporabljajo za redundanco v industrijskih objektih.

Še več, s pomočjo ERR je drugo topologijo mogoče implementirati manj zanesljivo, a stroškovno učinkoviteje. To je mogoče storiti z dvojnim obročem.

Vendar ni vedno mogoče uporabiti ERR. Obstajajo precej eksotične sheme. Z eno od naših strank smo preizkusili naslednjo topologijo.

V tem primeru ERR ni mogoče uporabiti. Za to shemo smo uporabili RSTP. Stranka je imela strogo zahtevo po konvergenčnem času - manj kot 3 s. Da bi dosegli ta čas, je bilo treba jasno definirati korenska stikala (primarna in rezervna) ter stroške vrat v ročnem načinu.

Posledično se ERR opazno izboljša v smislu časa konvergence, vendar ne zagotavlja prožnosti, ki jo zagotavlja RSTP.

Vir: www.habr.com