Du kan hitta mycket material om RSTP-protokollet på Internet. I den här artikeln föreslår jag att jämföra RSTP-protokollet med det proprietära protokollet från – Utökad ringredundans.
RSTP-implementeringsdetaljer
Översikt
Konvergenstid – 1-10 s
Möjliga topologier – någon
Det är allmänt trott att RSTP endast tillåter att switchar kopplas till en ring:
Men RSTP låter dig ansluta switchar på vilket sätt du vill. Till exempel kan RSTP hantera denna topologi.
Princip för verksamheten
RSTP reducerar all topologi till ett träd. En av switcharna blir topologins centrum - rotomkopplaren. Rotväxeln bär mest data genom sig själv.
Funktionsprincipen för RSTP är följande:
- ström tillförs omkopplarna;
- rotomkopplaren är vald;
- de återstående omkopplarna bestämmer den snabbaste vägen till rotomkopplaren;
- de återstående kanalerna blockeras och blir backup.
Välja rotomkopplaren
Växlar med RSTP-utbyte BPDU-paket. En BPDU är ett servicepaket som innehåller RSTP-information. BPDU finns i två typer:
- Konfiguration BPDU.
- Meddelande om topologiändring.
Konfiguration BPDU används för att bygga topologin. Endast rotomkopplaren skickar det. Konfiguration BPDU innehåller:
- avsändar-ID (bro-ID);
- Root Bridge ID;
- identifierare för porten från vilken detta paket skickades (Port ID);
- kostnaden för rutten till rotväxeln (Root Path Cost).
Vilken switch som helst kan skicka ett meddelande om topologiändring. De skickas när topologin ändras.
Efter att ha slagits på, anser alla switchar sig vara root switchar. De börjar sända BPDU-paket. Så snart en switch tar emot en BPDU med ett lägre brygg-ID än sitt eget, anser den sig inte längre vara rotväxeln.
Bridge ID består av två värden - MAC-adress och Bridge Priority. Vi kan inte ändra MAC-adressen. Bridge Priority som standard är 32768. Om du inte ändrar Bridge Priority kommer switchen med den lägsta MAC-adressen att bli rotswitchen. Switchen med den minsta MAC-adressen är den äldsta och kanske inte den mest presterande. Det rekommenderas att du manuellt definierar rotomkopplaren för din topologi. För att göra detta måste du konfigurera en liten bryggprioritet (till exempel 0) på rotomkopplaren. Du kan också definiera en backuprotswitch genom att ge den en något högre bryggprioritet (till exempel 4096).
Väljer sökvägen till rotomkopplaren
Rotväxeln skickar BPDU-paket till alla aktiva portar. BPDU har ett Path Cost-fält. Path Cost anger kostnaden för sökvägen. Ju högre kostnad för vägen, desto längre tid tar det för paketet att överföras. När en BPDU passerar en port läggs en kostnad till i fältet Path Cost. Det tillagda numret kallas Port Cost.
Lägger till ett visst värde till Path Cost när en BPDU passerar en port. Värdet som tillför kallas portkostnad och kan bestämmas antingen manuellt eller automatiskt. Port Cost kan bestämmas antingen manuellt eller automatiskt.
När en icke-rotswitch har flera alternativa vägar till roten, väljer den den snabbaste. Den jämför vägkostnaden för dessa banor. Den port från vilken BPDU kom med den lägsta vägkostnaden blir rotporten.
Kostnaderna för portar som tilldelas automatiskt kan ses i tabellen:
Port Baud-hastighet
Hamnkostnad
10 Mb/s
2 000 000
100 Mb/s
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
Portroller och statuser
Switchportar har flera statuser och portroller.
Portstatusar (för STP):
- Inaktiverad – inaktiv.
- Blockering – lyssnar på BPDU, men sänder inte. Sänder inte data.
- Lyssna – lyssnar och sänder BPDU. Sänder inte data.
- Lärande – lyssnar och sänder BPDU. Förbereder för dataöverföring - fyller i MAC-adresstabellen.
- Vidarebefordran – vidarebefordrar data, lyssnar och sänder BPDU.
STP-konvergenstiden är 30-50 sekunder. Efter att ha slagit på switchen går alla portar igenom alla statusar. Porten förblir i varje status i flera sekunder. Denna funktionsprincip är anledningen till att STP har så lång konvergenstid. RSTP har färre porttillstånd.
Portstatus (för RSTP):
- Kasta – inaktiv.
- Kasta – lyssnar på BPDU, men sänder inte. Sänder inte data.
- Kasta – lyssnar och sänder BPDU. Sänder inte data.
- Lärande – lyssnar och sänder BPDU. Förbereder för dataöverföring - fyller i MAC-adresstabellen.
- Vidarebefordran – vidarebefordrar data, lyssnar och sänder BPDU.
- I RSTP kombineras statusen Disabled, Blocking och Listening till en – Discarding.
Portroller:
- Rotport – porten genom vilken data överförs. Det fungerar som den snabbaste vägen till rotomkopplaren.
- Designerad port – porten genom vilken data överförs. Definierat för varje LAN-segment.
- Alternativ port – port genom vilken data inte överförs. Det är en alternativ väg till rotomkopplaren.
- Backup-port – port genom vilken data inte överförs. Det är en säkerhetskopia för ett segment där en RSTP-aktiverad port redan är ansluten. Backupport används om två switchkanaler är anslutna till ett segment (läshubb).
- Inaktiverad port – RSTP är inaktiverad på denna port.
Valet av rotport beskrivs ovan. Hur väljs designad port?
Först av allt, låt oss definiera vad ett LAN-segment är. LAN-segmentet är en kollisionsdomän. För en switch eller router bildar varje port en separat kollisionsdomän. LAN-segmentet är en kanal mellan switchar eller routrar. Om vi pratar om navet så har navet alla sina portar i samma kollisionsdomän.
Endast en designad port tilldelas per segment.
När det gäller segment där det redan finns rotportar är allt klart. Den andra porten på segmentet blir Designated Port.
Men det finns backupkanaler kvar, där det kommer att finnas en designad port och en alternativ port. Hur kommer de att väljas ut? Designerad port kommer att vara den port med den lägsta sökvägskostnaden till rotswitchen. Om sökvägskostnaderna är lika, kommer den designerade porten att vara den port som finns på switchen med lägst brygg-ID. Om och Bridge ID är lika, blir den designerade porten porten med det lägsta numret. Den andra porten kommer att vara alternativ.
Det finns en sista punkt: när tilldelas säkerhetskopieringsrollen till en port? Som redan skrivits ovan används Backup-porten endast när två switchkanaler är anslutna till samma segment, det vill säga till hubben. I det här fallet väljs Designated Port med exakt samma kriterier:
- Lägsta vägkostnad till rotomkopplaren.
- Minsta Bridge ID.
- Minsta port-ID.
Maximalt antal enheter i nätverket
IEEE 802.1D-standarden har inga strikta krav på antalet enheter på ett LAN med RSTP. Men standarden rekommenderar att man inte använder mer än 7 omkopplare i en gren (högst 7 hopp), d.v.s. inte mer än 15 i en ring. När detta värde överskrids börjar nätverkskonvergenstiden att öka.
ERR-implementeringsdetaljer.
Översikt
Konvergenstid
ERR-konvergenstiden är 15 ms. Med det maximala antalet omkopplare i ringen och närvaron av ringparning – 18 ms.
Möjliga topologier
ERR tillåter inte enheter att kombineras fritt som RSTP. ERR har tydliga topologier som kan användas:
- Ringen
- Duplicerad ring
- Para ihop upp till tre ringar
Ringen
När ERR kombinerar alla switchar till en ring, är det på varje switch nödvändigt att konfigurera portarna som ska delta i att bygga ringen.
Dubbel ring
Omkopplare kan kombineras till en dubbelring, vilket avsevärt ökar ringens tillförlitlighet.
Begränsningar för dubbelring:
- En dubbelring kan inte användas för att koppla switchar till andra ringar. För att göra detta måste du använda Ringkoppling.
- En dubbelring kan inte användas för en parring.
Parringar
Vid ihopparning får det inte finnas fler än 200 enheter i nätverket.
Parning av ringar innebär att de återstående ringarna kombineras till en annan ring.
Om ringen är ansluten till gränssnittsringen via en switch kallas detta parningsringar genom en omkopplare. Om två omkopplare från den lokala ringen är anslutna till gränssnittsringen, kommer detta att vara det parning via två switchar.
Vid ihopparning via en switch på enheten används båda portarna. Konvergenstiden i detta fall kommer att vara cirka 15-17 ms. Med en sådan parning kommer parningsbrytaren att vara en punkt för misslyckande, eftersom Efter att ha tappat denna omkopplare förloras hela ringen på en gång. Parning via två omkopplare undviker detta.
Det är möjligt att matcha dubbla ringar.
Vägkontroll
Funktionen Path Control låter dig konfigurera portarna genom vilka data ska överföras i normal drift. Om kanalen misslyckas och nätverket byggs om till backuptopologin, kommer nätverket att byggas om till den angivna topologin efter att kanalen har återställts.
Den här funktionen låter dig spara på backup-kabel. Dessutom kommer topologin som används för felsökning alltid att vara känd.
Huvudtopologin växlar till backuptopologin på 15 ms. Att byta tillbaka när nätverket återställs tar cirka 30 ms.
restriktioner:
- Kan inte användas tillsammans med Dual Ring.
- Funktionen måste vara aktiverad på alla switchar i nätverket.
- En av switcharna är konfigurerad som en Path Control-master.
- Automatisk övergång till huvudtopologin efter återställning sker efter 1 sekund som standard (denna parameter kan ändras med SNMP i intervallet från 0 s till 99 s).
Princip för verksamheten
Funktionsprincip för ERR
Tänk till exempel på sex switchar – 1-6. Omkopplare kombineras till en ring. Varje switch använder två portar för att ansluta till ringen och lagrar deras status. Växlar vidare portstatus till varandra. Enheterna använder dessa data för att ställa in starttillståndet för portarna.
Hamnar har bara två roller - Blockerad и Vidarebefordran.
Switchen med den högsta MAC-adressen blockerar dess port. Alla andra portar i ringen sänder data.
Om en blockerad port slutar fungera blir nästa port med den högsta MAC-adressen blockerad.
När de har startat upp börjar switcharna skicka Ring Protocol Data Units (R-PDUs). R-PDU sänds med multicast. R-PDU är ett servicemeddelande, precis som BPDU i RSTP. R-PDU:n innehåller switchportens status och dess MAC-adress.
Algoritm för åtgärder vid kanalfel
När en länk misslyckas skickar switchar R-PDU:er för att meddela att portarnas status har ändrats.
Algoritm för åtgärder vid återställning av en kanal
När en misslyckad länk kommer online skickar switchar R-PDU:er för att meddela portarna om en förändring i status.
Switchen med den högsta MAC-adressen blir den nya rotswitchen.
Den misslyckade kanalen blir en reservkanal.
Efter återställning förblir en av kanalportarna blockerad och den andra överförs till vidarebefordrande tillstånd. Den blockerade porten blir porten med högst hastighet. Om hastigheterna är lika, kommer switchporten med den högsta MAC-adressen att blockeras. Denna princip tillåter dig att blockera en port som kommer att flytta från blockerat tillstånd för vidarebefordran med maximal hastighet.
Maximalt antal enheter i nätverket
Det maximala antalet switchar i en ERR-ring är 200.
Interaktion mellan ERR och RSTP
RSTP kan användas i kombination med ERR. Men RSTP-ringen och ERR-ringen får bara skära varandra genom en switch.
Sammanfattning
ERR är bra för att organisera typiska topologier. Till exempel en ring eller en duplicerad ring.
Sådana topologier används ofta för redundans i industrianläggningar.
Dessutom, med hjälp av ERR, kan den andra topologin implementeras mindre tillförlitligt, men mer kostnadseffektivt. Detta kan göras med en dubblettring.
Men det är inte alltid möjligt att använda ERR. Det finns ganska exotiska system. Vi testade följande topologi med en av våra kunder.
I detta fall är ERR inte möjligt att tillämpa. För detta schema använde vi RSTP. Kunden hade ett strikt krav på konvergenstid - mindre än 3 s. För att uppnå denna tid var det nödvändigt att tydligt definiera rotswitcharna (primär och backup), såväl som kostnaden för portarna i manuellt läge.
Som ett resultat har ERR en märkbar fördel när det gäller konvergenstid, men ger inte den flexibilitet som RSTP ger.
Källa: will.com