คุณสามารถค้นหาเอกสารมากมายเกี่ยวกับโปรโตคอล RSTP บนอินเทอร์เน็ต ในบทความนี้ฉันเสนอให้เปรียบเทียบโปรโตคอล RSTP กับโปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์จาก – ขยายความซ้ำซ้อนของวงแหวน
รายละเอียดการดำเนินการ RSTP
ภาพรวม
เวลาบรรจบกัน – 1-10 วิ
โทโพโลยีที่เป็นไปได้ - ใดๆ
เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่า RSTP อนุญาตให้เชื่อมต่อสวิตช์เข้ากับวงแหวนเท่านั้น:
แต่ RSTP ช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่อสวิตช์ได้ตามที่คุณต้องการ ตัวอย่างเช่น RSTP สามารถจัดการโทโพโลยีนี้ได้
หลักการของการดำเนินงาน
RSTP ลดโทโพโลยีใด ๆ ให้กับแผนผัง สวิตช์ตัวใดตัวหนึ่งกลายเป็นศูนย์กลางของโทโพโลยี - สวิตช์รูท สวิตช์รูทนำข้อมูลส่วนใหญ่ผ่านตัวมันเอง
หลักการทำงานของ RSTP มีดังนี้:
- กำลังจ่ายให้กับสวิตช์
- เลือกสวิตช์รูทแล้ว
- สวิตช์ที่เหลือจะกำหนดเส้นทางที่เร็วที่สุดไปยังสวิตช์รูท
- ช่องที่เหลือจะถูกบล็อกและกลายเป็นช่องสำรอง
การเลือกสวิตช์รูท
สลับกับแพ็กเก็ต BPDU แลกเปลี่ยน RSTP BPDU เป็นแพ็กเก็ตบริการที่มีข้อมูล RSTP BPDU มีสองประเภท:
- การกำหนดค่า BPDU
- การแจ้งเตือนการเปลี่ยนแปลงโทโพโลยี
การกำหนดค่า BPDU ใช้เพื่อสร้างโทโพโลยี เฉพาะสวิตช์รูทเท่านั้นที่ส่ง การกำหนดค่า BPDU ประกอบด้วย:
- รหัสผู้ส่ง (รหัสบริดจ์);
- รหัสรูทบริดจ์;
- ตัวระบุพอร์ตที่แพ็กเก็ตนี้ถูกส่ง (รหัสพอร์ต)
- ต้นทุนเส้นทางไปยังสวิตช์รูท (ต้นทุนเส้นทางรูท)
สวิตช์ใดๆ ก็สามารถส่งการแจ้งเตือนการเปลี่ยนแปลงโทโพโลยีได้ จะถูกส่งเมื่อโทโพโลยีเปลี่ยนแปลง
หลังจากเปิดสวิตช์แล้ว สวิตช์ทั้งหมดจะถือว่าตัวเองเป็นสวิตช์รูท พวกเขาเริ่มส่งแพ็กเก็ต BPDU ทันทีที่สวิตช์ได้รับ BPDU ที่มี Bridge ID ต่ำกว่าสวิตช์นั้นเอง สวิตช์จะไม่ถือว่าตัวเองเป็นสวิตช์รูทอีกต่อไป
Bridge ID ประกอบด้วยสองค่า - ที่อยู่ MAC และ Bridge Priority เราไม่สามารถเปลี่ยนที่อยู่ MAC ได้ Bridge Priority ตามค่าเริ่มต้นคือ 32768 หากคุณไม่เปลี่ยน Bridge Priority สวิตช์ที่มีที่อยู่ MAC ต่ำที่สุดจะกลายเป็นสวิตช์รูท สวิตช์ที่มีที่อยู่ MAC น้อยที่สุดนั้นเป็นสวิตช์ที่เก่าแก่ที่สุดและอาจทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพที่สุด ขอแนะนำให้คุณกำหนดสวิตช์รูทของโทโพโลยีของคุณด้วยตนเอง ในการดำเนินการนี้ คุณจะต้องกำหนดค่าลำดับความสำคัญของบริดจ์ขนาดเล็ก (เช่น 0) บนสวิตช์รูท คุณยังสามารถกำหนดสวิตช์รูทสำรองได้โดยให้ลำดับความสำคัญของบริดจ์สูงขึ้นเล็กน้อย (เช่น 4096)
การเลือกเส้นทางไปยังสวิตช์รูท
สวิตช์รูทจะส่งแพ็กเก็ต BPDU ไปยังพอร์ตที่ใช้งานอยู่ทั้งหมด BPDU มีฟิลด์ต้นทุนเส้นทาง ต้นทุนเส้นทางหมายถึงต้นทุนของเส้นทาง ยิ่งต้นทุนของเส้นทางสูงเท่าไร แพ็กเก็ตก็จะใช้เวลานานในการส่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อ BPDU ผ่านพอร์ต ต้นทุนจะถูกเพิ่มลงในฟิลด์ต้นทุนเส้นทาง หมายเลขที่เพิ่มเรียกว่าต้นทุนพอร์ต
เพิ่มค่าบางอย่างให้กับต้นทุนเส้นทางเมื่อ BPDU ผ่านพอร์ต ค่าที่เพิ่มเรียกว่าต้นทุนพอร์ตและสามารถกำหนดได้ด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติ ต้นทุนพอร์ตสามารถกำหนดได้ด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติ
เมื่อสวิตช์ที่ไม่ใช่รูทมีเส้นทางอื่นไปยังรูทหลายเส้นทาง มันจะเลือกเส้นทางที่เร็วที่สุด จะเปรียบเทียบต้นทุนเส้นทางของเส้นทางเหล่านี้ พอร์ตที่ BPDU มาพร้อมกับต้นทุนเส้นทางต่ำสุดจะกลายเป็นพอร์ตรูท
ค่าใช้จ่ายของพอร์ตที่กำหนดโดยอัตโนมัติสามารถดูได้ในตาราง:
อัตราพอร์ตบอด
ค่าท่าเรือ
10 เมกะไบต์/วินาที
2 000 000
100 เมกะไบต์/วินาที
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
บทบาทและสถานะของพอร์ต
พอร์ตสวิตช์มีหลายสถานะและบทบาทของพอร์ต
สถานะพอร์ต (สำหรับ STP):
- ปิดการใช้งาน - ไม่ได้ใช้งาน
- การบล็อก - ฟัง BPDU แต่ไม่ส่งสัญญาณ ไม่ส่งข้อมูล
- การฟัง - ฟังและส่ง BPDU ไม่ส่งข้อมูล
- การเรียนรู้ – ฟังและส่ง BPDU เตรียมการถ่ายโอนข้อมูล - กรอกลงในตารางที่อยู่ MAC
- การส่งต่อ – ส่งต่อข้อมูล ฟัง และส่ง BPDU
เวลาบรรจบกันของ STP คือ 30-50 วินาที หลังจากเปิดสวิตช์แล้วพอร์ตทั้งหมดจะผ่านทุกสถานะ พอร์ตจะยังคงอยู่ในแต่ละสถานะเป็นเวลาหลายวินาที หลักการทำงานนี้เป็นเหตุผลว่าทำไม STP จึงมีระยะเวลาในการบรรจบกันยาวนาน RSTP มีสถานะพอร์ตน้อยกว่า
สถานะพอร์ต (สำหรับ RSTP):
- ทิ้ง – ไม่ใช้งาน
- ทิ้ง – ฟัง BPDU แต่ไม่ได้ส่งสัญญาณ ไม่ส่งข้อมูล
- ทิ้ง – ฟังและส่ง BPDU ไม่ส่งข้อมูล
- การเรียนรู้ – ฟังและส่ง BPDU เตรียมการถ่ายโอนข้อมูล - กรอกลงในตารางที่อยู่ MAC
- การส่งต่อ – ส่งต่อข้อมูล ฟัง และส่ง BPDU
- ใน RSTP สถานะปิดใช้งาน การบล็อก และการฟังจะรวมกันเป็นสถานะเดียว - ทิ้ง
บทบาทของพอร์ต:
- พอร์ตรูท – พอร์ตที่ใช้ส่งข้อมูล มันทำหน้าที่เป็นเส้นทางที่เร็วที่สุดไปยังสวิตช์รูท
- พอร์ตที่กำหนด - พอร์ตที่ใช้ส่งข้อมูล กำหนดไว้สำหรับแต่ละส่วน LAN
- พอร์ตสำรอง - พอร์ตที่ไม่มีการส่งข้อมูล เป็นเส้นทางอื่นไปยังสวิตช์รูท
- พอร์ตสำรอง - พอร์ตที่ไม่ส่งข้อมูลผ่าน เป็นเส้นทางสำรองสำหรับเซ็กเมนต์ที่มีพอร์ตที่เปิดใช้งาน RSTP หนึ่งพอร์ตเชื่อมต่ออยู่แล้ว พอร์ตสำรองจะใช้หากมีการเชื่อมต่อช่องสวิตช์สองช่องเข้ากับส่วนเดียว (ฮับการอ่าน)
- พอร์ตที่ปิดใช้งาน – RSTP ถูกปิดใช้งานบนพอร์ตนี้
ทางเลือกของพอร์ตรูทได้อธิบายไว้ข้างต้น พอร์ตที่กำหนดถูกเลือกอย่างไร?
ก่อนอื่น เรามากำหนดว่าส่วน LAN คืออะไร ส่วน LAN เป็นโดเมนการชนกัน สำหรับสวิตช์หรือเราเตอร์ แต่ละพอร์ตจะสร้างโดเมนการชนกันที่แยกจากกัน ส่วน LAN คือช่องทางระหว่างสวิตช์หรือเราเตอร์ ถ้าเราพูดถึงฮับ ฮับนั้นก็มีพอร์ตทั้งหมดอยู่ในโดเมนการชนกัน
มีการกำหนดพอร์ตที่กำหนดเพียงพอร์ตเดียวต่อเซ็กเมนต์
ในกรณีของเซกเมนต์ที่มี Root Port อยู่แล้ว ทุกอย่างก็ชัดเจน พอร์ตที่สองบนเซ็กเมนต์จะกลายเป็นพอร์ตที่กำหนด
แต่ยังคงมีช่องทางสำรอง โดยจะมีพอร์ตที่กำหนดหนึ่งพอร์ตและพอร์ตสำรองหนึ่งพอร์ต พวกเขาจะถูกเลือกอย่างไร? พอร์ตที่กำหนดจะเป็นพอร์ตที่มีต้นทุนเส้นทางไปยังสวิตช์รูทต่ำที่สุด หากต้นทุนเส้นทางเท่ากัน พอร์ตที่กำหนดจะเป็นพอร์ตที่อยู่บนสวิตช์ซึ่งมี Bridge ID ต่ำที่สุด ถ้าและ Bridge ID เท่ากัน พอร์ตที่กำหนดจะกลายเป็นพอร์ตที่มีหมายเลขต่ำสุด พอร์ตที่สองจะเป็นแบบสำรอง
มีประเด็นสุดท้าย: เมื่อใดที่บทบาทการสำรองข้อมูลจะถูกกำหนดให้กับพอร์ต ตามที่เขียนไว้ข้างต้น พอร์ตสำรองจะใช้เฉพาะเมื่อมีการเชื่อมต่อช่องสวิตช์สองช่องเข้ากับส่วนเดียวกัน นั่นคือ กับฮับ ในกรณีนี้ พอร์ตที่กำหนดจะถูกเลือกโดยใช้เกณฑ์เดียวกันทุกประการ:
- ต้นทุนเส้นทางต่ำสุดไปยังสวิตช์รูท
- รหัสบริดจ์ที่เล็กที่สุด
- รหัสพอร์ตที่เล็กที่สุด
จำนวนอุปกรณ์สูงสุดบนเครือข่าย
มาตรฐาน IEEE 802.1D ไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับจำนวนอุปกรณ์บน LAN ที่มี RSTP แต่มาตรฐานแนะนำให้ใช้สวิตช์ไม่เกิน 7 ตัวในหนึ่งสาขา (ไม่เกิน 7 ฮอป) เช่น ไม่เกิน 15 ในวงแหวน เมื่อเกินค่านี้ เวลาการบรรจบกันของเครือข่ายจะเริ่มเพิ่มขึ้น
รายละเอียดการใช้งาน ERR
ภาพรวม
เวลาบรรจบกัน
เวลาบรรจบกันของ ERR คือ 15 ms ด้วยจำนวนสวิตช์สูงสุดในวงแหวนและการมีการจับคู่วงแหวน – 18 ms
โทโพโลยีที่เป็นไปได้
ERR ไม่อนุญาตให้รวมอุปกรณ์เป็น RSTP ได้อย่างอิสระ ERR มีโทโพโลยีที่ชัดเจนที่สามารถใช้ได้:
- แหวน
- แหวนซ้ำ
- จับคู่ได้ถึงสามวง
แหวน
เมื่อ ERR รวมสวิตช์ทั้งหมดไว้ในวงแหวนเดียว ในแต่ละสวิตช์จำเป็นต้องกำหนดค่าพอร์ตที่จะมีส่วนร่วมในการสร้างวงแหวน
แหวนคู่
สวิตช์สามารถรวมกันเป็นวงแหวนคู่ได้ ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของวงแหวนได้อย่างมาก
ข้อจำกัดของวงแหวนคู่:
- ไม่สามารถใช้วงแหวนคู่เพื่อเชื่อมต่อสวิตช์กับวงแหวนอื่นได้ ในการดำเนินการนี้ คุณจะต้องใช้ริงคัปปลิ้ง
- ไม่สามารถใช้แหวนคู่สำหรับแหวนผสมพันธุ์ได้
การจับคู่แหวน
เมื่อจับคู่จะมีอุปกรณ์บนเครือข่ายได้ไม่เกิน 200 เครื่อง
การจับคู่วงแหวนเกี่ยวข้องกับการรวมวงแหวนที่เหลือเข้ากับวงแหวนอื่น
หากวงแหวนเชื่อมต่อกับวงแหวนอินเทอร์เฟซผ่านสวิตช์ตัวเดียวจะเรียกว่าสิ่งนี้ จับคู่วงแหวนผ่านสวิตช์ตัวเดียว. หากสวิตช์สองตัวจากวงแหวนภายในเครื่องเชื่อมต่อกับวงแหวนอินเทอร์เฟซ จะเป็นเช่นนี้ จับคู่ผ่านสวิตช์สองตัว.
เมื่อจับคู่ผ่านสวิตช์ตัวเดียวบนอุปกรณ์ จะใช้ทั้งสองพอร์ต เวลาบรรจบกันในกรณีนี้จะอยู่ที่ประมาณ 15-17 มิลลิวินาที ด้วยการจับคู่ดังกล่าวสวิตช์จับคู่จะเป็นจุดที่ล้มเหลวเนื่องจาก เมื่อสูญเสียสวิตช์นี้ แหวนทั้งหมดจะหายไปในคราวเดียว การจับคู่ผ่านสวิตช์สองตัวจะช่วยหลีกเลี่ยงปัญหานี้
สามารถจับคู่วงแหวนที่ซ้ำกันได้
การควบคุมเส้นทาง
ฟังก์ชั่นการควบคุมเส้นทางช่วยให้คุณกำหนดค่าพอร์ตที่จะส่งข้อมูลในการทำงานปกติ หากช่องสัญญาณล้มเหลวและเครือข่ายถูกสร้างขึ้นใหม่เป็นโทโพโลยีสำรอง จากนั้นหลังจากที่ช่องสัญญาณได้รับการกู้คืนแล้ว เครือข่ายจะถูกสร้างขึ้นใหม่กลับไปเป็นโทโพโลยีที่ระบุ
คุณสมบัตินี้ช่วยให้คุณประหยัดการใช้สายเคเบิลสำรอง นอกจากนี้ โทโพโลยีที่ใช้ในการแก้ไขปัญหาจะเป็นที่รู้จักอยู่เสมอ
โทโพโลยีหลักจะเปลี่ยนไปใช้โทโพโลยีสำรองภายใน 15 มิลลิวินาที การสลับกลับเมื่อเครือข่ายได้รับการกู้คืนจะใช้เวลาประมาณ 30 มิลลิวินาที
ข้อ จำกัด :
- ไม่สามารถใช้ร่วมกับ Dual Ring ได้
- ต้องเปิดใช้งานคุณสมบัตินี้บนสวิตช์ทั้งหมดในเครือข่าย
- สวิตช์ตัวใดตัวหนึ่งได้รับการกำหนดค่าให้เป็นตัวควบคุมเส้นทางหลัก
- การเปลี่ยนไปใช้โทโพโลยีหลักโดยอัตโนมัติหลังจากการกู้คืนเกิดขึ้นหลังจาก 1 วินาทีตามค่าเริ่มต้น (พารามิเตอร์นี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยใช้ SNMP ในช่วงตั้งแต่ 0 วินาทีถึง 99 วินาที)
หลักการของการดำเนินงาน
หลักการทำงานของ ERR
ตัวอย่างเช่น พิจารณาสวิตช์หกตัว – 1-6 สวิตช์จะรวมกันเป็นวงแหวน สวิตช์แต่ละตัวใช้สองพอร์ตเพื่อเชื่อมต่อกับวงแหวนและจัดเก็บสถานะ สลับสถานะพอร์ตไปข้างหน้าซึ่งกันและกัน อุปกรณ์ใช้ข้อมูลนี้เพื่อตั้งค่าสถานะเริ่มต้นของพอร์ต
พอร์ตมีเพียงสองบทบาท - อุดตัน и ส่งต่อ.
สวิตช์ที่มีที่อยู่ MAC สูงสุดจะบล็อกพอร์ต พอร์ตอื่นๆ ทั้งหมดในวงแหวนกำลังส่งข้อมูล
หากพอร์ตที่ถูกบล็อกหยุดทำงาน พอร์ตถัดไปที่มีที่อยู่ MAC สูงสุดจะถูกบล็อก
เมื่อบูตแล้ว สวิตช์จะเริ่มส่ง Ring Protocol Data Units (R-PDU) R-PDU ถูกส่งโดยใช้มัลติคาสต์ R-PDU เป็นข้อความบริการ เช่นเดียวกับ BPDU ใน RSTP R-PDU ประกอบด้วยสถานะพอร์ตสวิตช์และที่อยู่ MAC
อัลกอริทึมของการดำเนินการในกรณีที่ช่องสัญญาณขัดข้อง
เมื่อลิงก์ล้มเหลว สวิตช์จะส่ง R-PDU เพื่อแจ้งเตือนว่าสถานะของพอร์ตมีการเปลี่ยนแปลง
อัลกอริทึมของการดำเนินการเมื่อกู้คืนช่อง
เมื่อลิงก์ที่ล้มเหลวออนไลน์ สวิตช์จะส่ง R-PDU เพื่อแจ้งพอร์ตเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสถานะ
สวิตช์ที่มีที่อยู่ MAC สูงสุดจะกลายเป็นสวิตช์รูทใหม่
ช่องที่ล้มเหลวจะกลายเป็นช่องสำรอง
หลังจากการเรียกคืน พอร์ตช่องสัญญาณหนึ่งยังคงถูกบล็อก และพอร์ตที่สองจะถูกถ่ายโอนไปยังสถานะการส่งต่อ พอร์ตที่ถูกบล็อกจะกลายเป็นพอร์ตที่มีความเร็วสูงสุด หากความเร็วเท่ากัน พอร์ตสวิตช์ที่มีที่อยู่ MAC สูงสุดจะถูกบล็อก หลักการนี้ช่วยให้คุณสามารถบล็อกพอร์ตที่จะย้ายจากสถานะที่ถูกบล็อกไปยังสถานะการส่งต่อด้วยความเร็วสูงสุด
จำนวนอุปกรณ์สูงสุดบนเครือข่าย
จำนวนสวิตช์สูงสุดในวงแหวน ERR คือ 200
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างข้อผิดพลาดและ RSTP
RSTP สามารถใช้ร่วมกับ ERR ได้ แต่วงแหวน RSTP และวงแหวน ERR จะต้องตัดกันผ่านสวิตช์ตัวเดียวเท่านั้น
สรุป
ERR เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดระเบียบโทโพโลยีทั่วไป เช่น แหวนหรือแหวนซ้ำ
โทโพโลยีดังกล่าวมักใช้สำหรับความซ้ำซ้อนในโรงงานอุตสาหกรรม
ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยความช่วยเหลือของ ERR โทโพโลยีที่สองสามารถนำไปใช้ได้อย่างน่าเชื่อถือน้อยลง แต่คุ้มค่ากว่า ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้วงแหวนที่ซ้ำกัน
แต่ไม่สามารถใช้ ERR ได้เสมอไป มีแผนการที่ค่อนข้างแปลกใหม่ เราทดสอบโทโพโลยีต่อไปนี้กับหนึ่งในลูกค้าของเรา
ในกรณีนี้ ไม่สามารถใช้ ERR ได้ สำหรับโครงการนี้ เราใช้ RSTP ลูกค้ามีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับเวลาการบรรจบกัน - น้อยกว่า 3 วินาที เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ จำเป็นต้องกำหนดสวิตช์รูท (หลักและสำรอง) อย่างชัดเจน รวมถึงต้นทุนของพอร์ตในโหมดแมนนวล
ด้วยเหตุนี้ ERR จึงมีข้อได้เปรียบที่เห็นได้ชัดเจนในแง่ของเวลาการบรรจบกัน แต่ไม่ได้ให้ความยืดหยุ่นอย่างที่ RSTP มอบให้
ที่มา: will.com