在网上可以找到很多关于RSTP协议的资料。 在本文中，我建议将 RSTP 协议与专有协议进行比较 – 扩展环冗余。
RSTP 实施细节
概观
收敛时间 – 1-10 秒
可能的拓扑 - 任何
人们普遍认为RSTP只允许交换机连接成环：
但 RSTP 允许您以任何您想要的方式连接交换机。 例如，RSTP 可以处理这种拓扑。
工作原理
RSTP 将任何拓扑简化为树。 其中一台交换机成为拓扑的中心——根交换机。 根交换机通过自身携带最多的数据。
RSTP的工作原理如下：
- 为开关供电；
- 选择根交换机；
- 其余交换机确定到达根交换机的最快路径；
- 其余通道被阻塞并成为备用通道。
选择根交换机
具有RSTP 的交换机交换BPDU 数据包。 BPDU 是包含RSTP 信息的业务报文。 BPDU 有两种类型：
- 配置BPDU。
- 拓扑更改通知。
配置BPDU用于构建拓扑。 只有根交换机发送它。 配置BPDU包含：
- 发送者ID（网桥ID）；
- 根桥ID；
- 发送此数据包的端口标识符（端口 ID）；
- 到根交换机的路由开销（Root Path Cost）。
任何交换机都可以发送拓扑更改通知。 当拓扑改变时它们被发送。
所有交换机开机后都认为自己是根交换机。 他们开始传输 BPDU 数据包。 一旦交换机收到桥 ID 低于自己的 BPDU，它就不再认为自己是根交换机。
网桥 ID 由两个值组成——MAC 地址和网桥优先级。 我们无法更改 MAC 地址。 网桥优先级默认为 32768。如果不更改网桥优先级，则 MAC 地址最低的交换机将成为根交换机。 MAC 地址最小的交换机是最旧的，并且可能不是性能最好的。 建议您手动定义拓扑的根交换机。 为此，您需要在根交换机上配置较小的网桥优先级（例如 0）。 您还可以通过为其指定稍高的网桥优先级（例如 4096）来定义备份根交换机。
选择根交换机的路径
根交换机向所有活动端口发送 BPDU 报文。 BPDU 具有路径成本字段。 路径成本表示路径的成本。 路径的成本越高，传输数据包所需的时间就越长。 当BPDU通过端口时，路径成本字段中会添加一个成本。 添加的数字称为端口成本。
当BPDU通过端口时，在Path Cost上增加一定的值。 增加的值称为端口成本，可以手动或自动确定。 端口成本可以手动或自动确定。
当非根交换机有多个通往根的替代路径时，它会选择最快的一条。 它比较这些路径的路径成本。 发出具有最低路径成本的 BPDU 的端口成为根端口。
自动分配的端口的成本可以在表中查看：
端口波特率
港口费用
10兆比特/秒
2 000 000
100兆比特/秒
200 000
1 Gb / s
20 000
10 Gb / s
2 000
端口角色和状态
交换机端口有多种状态和端口角色。
端口状态（对于 STP）：
- 禁用——不活动。
- 阻塞 – 侦听 BPDU，但不传输。 不传输数据。
- 侦听 – 侦听并传输 BPDU。 不传输数据。
- 学习 – 监听并传输 BPDU。 准备数据传输 - 填写 MAC 地址表。
- 转发——转发数据、侦听和传输 BPDU。
STP收敛时间为30-50秒。 交换机打开后，所有端口都会经历所有状态。 端口保持每种状态几秒钟。 这个工作原理就是STP具有如此长的收敛时间的原因。 RSTP 的端口状态较少。
端口状态（对于 RSTP）：
- 丢弃——不活动。
- 丢弃 – 侦听 BPDU，但不传输。 不传输数据。
- 丢弃 – 侦听并传输 BPDU。 不传输数据。
- 学习 – 监听并传输 BPDU。 准备数据传输 - 填写 MAC 地址表。
- 转发——转发数据、侦听和传输 BPDU。
- 在RSTP中，Disabled、Blocking和Listening状态合二为一——Discarding。
端口角色：
- 根端口——传输数据的端口。 它是到达根交换机的最快路径。
- 指定端口——传输数据的端口。 为每个 LAN 网段定义。
- 备用端口 – 不通过其传输数据的端口。 它是通往根交换机的替代路径。
- 备份端口——不传输数据的端口。 它是已连接一个启用 RSTP 的端口的网段的备份路径。 如果两个交换机通道连接到一个网段（读取集线器），则使用备用端口。
- 禁用端口 – RSTP 在此端口上被禁用。
根端口的选择如上所述。 指定端口如何选择？
首先，我们来定义一下什么是 LAN 网段。 LAN网段是一个冲突域。 对于交换机或路由器来说，每个端口形成一个单独的冲突域。 LAN网段是交换机或路由器之间的通道。 如果我们谈论集线器，那么集线器的所有端口都位于同一冲突域中。
每个网段仅分配一个指定端口。
对于已经存在根端口的网段，一切都清楚了。 该网段上的第二个端口成为指定端口。
但仍保留备用通道，其中将有 XNUMX 个指定端口和 XNUMX 个备用端口。 他们将如何被选中？ 指定端口将是到根交换机的路径成本最低的端口。 如果路径成本相等，则指定端口将是位于桥 ID 最低的交换机上的端口。 如果 和 Bridge ID 相等，则指定端口成为编号最小的端口。 第二个端口将是备用端口。
最后一点：备份角色何时分配给端口？ 如上所述，仅当两个交换机通道连接到同一网段（即集线器）时才使用备份端口。 在这种情况下，使用完全相同的标准选择指定端口：
- 到根交换机的路径成本最低。
- 最小的桥梁 ID。
- 最小端口 ID。
网络上的最大设备数量
IEEE 802.1D标准对采用RSTP的局域网中的设备数量没有严格的要求。 但标准建议在一个分支中使用不超过7台交换机（不超过7跳），即一环不超过 15 个。 当超过该值时，网络收敛时间开始增加。
ERR 实施细节。
概观
收敛时间
ERR 收敛时间为 15 ms。 环中交换机的最大数量和环配对的存在 – 18 毫秒。
可能的拓扑
ERR不允许设备像RSTP一样自由组合。 ERR 具有清晰的拓扑结构可供使用：
- 戒指
- 重复环
- 最多配对三个戒指
戒指
当ERR将所有交换机组合成一个环时，则需要在每台交换机上配置将参与构建环的端口。
双环
交换机可以组合成双环，这显着提高了环的可靠性。
双环限制：
- 双环不能用于交换机与其他环的接口。 为此，您需要使用环耦合。
- 双环不能用作配合环。
配对戒指
配对时，网络上的设备不能超过 200 个。
配对环涉及将剩余的环组合成另一个环。
如果环通过一台交换机连接到接口环，则称为 通过一个开关配对戒指。 如果本地环中的两台交换机连接到接口环，则这将是 通过两个开关配对.
通过设备上的一个开关进行配对时，将使用两个端口。 这种情况下的收敛时间约为 15-17 ms。 对于这样的配对，配对开关将成为一个故障点，因为失去了这个开关，整个环立刻就失去了。 通过两个开关配对可以避免这种情况。
可以匹配重复的环。
路径控制
路径控制功能允许您配置在正常操作中传输数据的端口。 如果通道发生故障，网络重建为备份拓扑，则通道恢复后，网络将重建回指定拓扑。
此功能可以帮助您节省备用电缆。 此外，用于故障排除的拓扑将始终是已知的。
主拓扑切换到备份拓扑的时间为15ms。 网络恢复后切换回来大约需要30ms。
限制：
- 不能与双环一起使用。
- 必须在网络中的所有交换机上启用该功能。
- 其中一台交换机被配置为路径控制主机。
- 默认情况下，恢复后 1 秒后自动转换到主拓扑（该参数可以使用 SNMP 在 0 秒到 99 秒的范围内更改）。
工作原理
ERR的工作原理
例如，考虑六个开关 - 1-6。 开关组合成一个环。 每个交换机使用两个端口连接到环并存储它们的状态。 交换机相互转发端口状态。 设备使用此数据来设置端口的初始状态。
端口只有两个作用 - 受阻 и 转发.
MAC 地址最高的交换机会阻塞其端口。 环中的所有其他端口都在传输数据。
如果被阻止的端口停止工作，则具有最高 MAC 地址的下一个端口将被阻止。
启动后，交换机开始发送环协议数据单元 (R-PDU)。 R-PDU 使用多播传输。 R-PDU是一种服务消息，就像RSTP中的BPDU一样。 R-PDU 包含交换机端口状态及其 MAC 地址。
通道故障时的操作算法
当链路出现故障时，交换机会发送 R-PDU 来通知端口的状态已发生变化。
恢复通道时的动作算法
当出现故障的链路上线时，交换机会发送 R-PDU 来通知端口状态发生变化。
MAC 地址最高的交换机成为新的根交换机。
故障通道成为备用通道。
恢复后，其中一个通道端口保持阻塞状态，第二个通道端口转为转发状态。 被阻塞的端口成为速度最高的端口。 如果速度相等，则具有最高 MAC 地址的交换机端口将被阻塞。 该原理允许您阻塞将以最大速度从阻塞状态转变为转发状态的端口。
网络上的最大设备数量
一个ERR环中的最大交换机数量为200。
ERR和RSTP之间的交互
RSTP可以与ERR结合使用。 但RSTP环和ERR环只能通过一台交换机相交。
总结
ERR 非常适合组织典型拓扑。 例如，一个环或一个重复的环。
此类拓扑通常用于工业设施中的冗余。
此外，在 ERR 的帮助下，第二种拓扑的实施可靠性较低，但更具成本效益。 这可以使用复制环来完成。
但并不总是可以使用 ERR。 有一些非常奇特的方案。 我们与一位客户测试了以下拓扑。
在这种情况下，无法申请ERR。 对于该方案，我们使用 RSTP。 客户对收敛时间有严格要求——小于3秒。 为了实现这一目标，需要明确定义根交换机（主交换机和备份交换机），以及手动模式下端口的成本。
因此，ERR 在收敛时间方面具有明显的优势，但无法提供 RSTP 所提供的灵活性。
来源： habr.com