在網路上可以找到很多關於RSTP協定的資料。 在本文中，我建議將 RSTP 協定與專有協定進行比較 – 擴充環冗餘。
RSTP 實作細節
概觀
收斂時間 – 1-10 秒
可能的拓撲 - 任何
一般認為RSTP只允許交換器連接成環：
但 RSTP 允許您以任何您想要的方式連接交換器。 例如，RSTP 可以處理這種拓撲。
操作原理
RSTP 將任何拓撲簡化為樹。 其中一台交換器成為拓樸的中心－根交換器。 根交換器透過自身攜帶最多的資料。
RSTP的工作原理如下：
- 為開關供電；
- 選擇根交換器；
- 其餘交換器決定到達根交換器的最快路徑；
- 其餘通道被阻塞並成為備用通道。
選擇根交換機
具有RSTP 的交換器交換BPDU 封包。 BPDU 是包含RSTP 資訊的業務封包。 BPDU 有兩種類型：
- 配置BPDU。
- 拓撲更改通知。
配置BPDU用於建置拓撲。 只有根交換器發送它。 配置BPDU包含：
- 發送者ID（網橋ID）；
- 根橋ID；
- 發送此資料包的連接埠標識符（連接埠 ID）；
- 到根交換器的路由開銷（Root Path Cost）。
任何交換器都可以發送拓撲變更通知。 當拓撲改變時它們被發送。
所有交換機開機後都認為自己是根交換器。 他們開始傳輸 BPDU 封包。 一旦交換器收到橋 ID 低於自己的 BPDU，它就不再認為自己是根交換器。
橋接器 ID 由兩個值組成－MAC 位址和網橋優先權。 我們無法更改 MAC 位址。 橋接器優先權預設為 32768。如果不變更網橋優先權，則 MAC 位址最低的交換器將成為根交換器。 MAC 位址最小的交換器是最舊的，並且可能不是性能最好的。 建議您手動定義拓樸的根交換器。 為此，您需要在根交換器上設定較小的橋接器優先權（例如 0）。 您也可以透過為其指定稍高的橋接器優先權（例如 4096）來定義備份根交換器。
選擇根交換器的路徑
根交換器向所有活動連接埠發送 BPDU 封包。 BPDU 具有路徑成本欄位。 路徑成本表示路徑的成本。 路徑的成本越高，傳輸資料包所需的時間就越長。 當BPDU通過連接埠時，路徑成本欄位中會新增一個成本。 新增的數字稱為連接埠成本。
當BPDU通過連接埠時，在Path Cost上增加一定的值。 增加的值稱為連接埠成本，可以手動或自動確定。 連接埠成本可以手動或自動確定。
當非根交換器有多個通往根的替代路徑時，它會選擇最快的一條。 它比較這些路徑的路徑成本。 發出具有最低路徑成本的 BPDU 的連接埠成為根連接埠。
自動分配的連接埠的成本可以在表中查看：
端口波特率
港口費用
10兆位元/秒
2 000 000
100兆位元/秒
200 000
1 Gb /秒
20 000
10 Gb /秒
2 000
連接埠角色和狀態
交換器連接埠有多種狀態和連接埠角色。
連接埠狀態（對於 STP）：
- 禁用——不活動。
- 阻塞 – 偵聽 BPDU，但不傳送。 不傳輸資料。
- 偵聽 – 偵聽並傳送 BPDU。 不傳輸資料。
- 學習 – 監聽並傳輸 BPDU。 準備資料傳輸 - 填寫 MAC 位址表。
- 轉送－轉送資料、偵聽和傳輸 BPDU。
STP收斂時間為30-50秒。 交換器開啟後，所有連接埠都會經歷所有狀態。 連接埠保持每種狀態幾秒鐘。 這個工作原理就是STP具有如此長的收斂時間的原因。 RSTP 的連接埠狀態較少。
連接埠狀態（對於 RSTP）：
- 丟棄——不活動。
- 丟棄 – 偵聽 BPDU，但不傳送。 不傳輸資料。
- 丟棄 – 偵聽並傳送 BPDU。 不傳輸資料。
- 學習 – 監聽並傳輸 BPDU。 準備資料傳輸 - 填寫 MAC 位址表。
- 轉送－轉送資料、偵聽和傳輸 BPDU。
- 在RSTP中，Disabled、Blocking和Listening狀態合而為一－Discarding。
連接埠角色：
- 根連接埠－傳輸資料的連接埠。 它是到達根交換器的最快路徑。
- 指定連接埠－傳輸資料的連接埠。 為每個 LAN 網段定義。
- 備用連接埠 – 不透過其傳輸資料的連接埠。 它是通往根交換器的替代路徑。
- 備份連接埠－不傳輸資料的連接埠。 它是已連接一個啟用 RSTP 的連接埠的網段的備份路徑。 如果兩個交換器通道連接到一個網段（讀取集線器），則使用備用連接埠。
- 停用連接埠 – RSTP 在此連接埠上被停用。
根連接埠的選擇如上所述。 指定連接埠如何選擇？
首先，我們來定義一下什麼是 LAN 網段。 LAN網段是一個衝突域。 對於交換器或路由器來說，每個連接埠形成一個單獨的衝突域。 LAN網段是交換器或路由器之間的通道。 如果我們談論集線器，那麼集線器的所有連接埠都位於同一衝突域中。
每個網段僅分配一個指定連接埠。
對於已經存在根連接埠的網段，一切都清楚了。 該網段上的第二個連接埠成為指定連接埠。
但仍保留備用通道，其中將有 XNUMX 個指定連接埠和 XNUMX 個備用連接埠。 他們將如何被選中？ 指定連接埠將是到根交換器的路徑成本最低的連接埠。 如果路徑成本相等，則指定連接埠將是位於橋接器 ID 最低的交換器上的連接埠。 如果 和 Bridge ID 相等，則指定連接埠成為編號最小的連接埠。 第二個連接埠將是備用連接埠。
最後一點：備份角色何時分配給連接埠？ 如上所述，僅當兩個交換器通道連接到相同網段（即集線器）時才使用備份連接埠。 在這種情況下，請使用完全相同的標準選擇指定連接埠：
- 到根交換器的路徑成本最低。
- 最小的橋樑 ID。
- 最小連接埠 ID。
網路上的最大設備數量
IEEE 802.1D標準對採用RSTP的區域網路中的設備數量沒有嚴格的要求。 但標準建議在一個分支中使用不超過7台交換器（不超過7跳），即一環不超過 15 個。 當超過該值時，網路收斂時間開始增加。
ERR 實施細節。
概觀
收斂時間
ERR 收斂時間為 15 ms。 環中交換器的最大數量和環配對的存在 – 18 毫秒。
可能的拓撲
ERR不允許設備像RSTP一樣自由組合。 ERR 具有清晰的拓撲結構可供使用：
- 戒指
- 重複環
- 最多配對三個戒指
戒指
當ERR將所有交換器組合成一個環時，則需要在每台交換器上設定將參與建構環的連接埠。
雙環
交換器可以組合成雙環，這顯著提高了環的可靠性。
雙環限制：
- 雙環不能用於交換器與其他環的介面。 為此，您需要使用環耦合。
- 雙環不能用作配合環。
配對戒指
配對時，網路上的裝置不能超過 200 個。
配對環涉及將剩餘的環組合成另一個環。
如果環透過一台交換器連接到介面環，則稱為 透過一個開關配對戒指。 如果本地環中的兩台交換器連接到介面環，則這將是 透過兩個開關配對.
透過裝置上的一個開關進行配對時，將使用兩個連接埠。 這種情況下的收斂時間約為 15-17 ms。 對於這樣的配對，配對開關將成為一個故障點，因為失去了這個開關，整個環立刻就失去了。 透過兩個開關配對可以避免這種情況。
可以匹配重複的環。
路徑控制
路徑控制功能可讓您配置在正常操作中傳輸資料的連接埠。 如果通道發生故障，網路重建為備援拓撲，則通道恢復後，網路將重建回指定拓撲。
此功能可幫助您節省備用電纜。 此外，用於故障排除的拓撲將始終是已知的。
主拓撲切換到備份拓撲的時間為15ms。 網路恢復後切換回來大約需要30ms。
限制：
- 不能與雙環一起使用。
- 必須在網路中的所有交換器上啟用此功能。
- 其中一台交換器被配置為路徑控制主機。
- 預設情況下，恢復後 1 秒後自動轉換到主拓撲（此參數可以使用 SNMP 在 0 秒到 99 秒的範圍內變更）。
操作原理
ERR的工作原理
例如，考慮六個開關 - 1-6。 開關組合成一個環。 每個交換器使用兩個連接埠連接到環並儲存它們的狀態。 交換器相互轉送連接埠狀態。 設備使用此數據來設定連接埠的初始狀態。
連接埠只有兩個作用 - 封鎖 и 轉發.
MAC 位址最高的交換機會阻塞其連接埠。 環中的所有其他連接埠都在傳輸資料。
如果被封鎖的連接埠停止運作，則具有最高 MAC 位址的下一個連接埠將被封鎖。
啟動後，交換器開始傳送環協定資料單元 (R-PDU)。 R-PDU 使用多播傳輸。 R-PDU是一種服務訊息，就像RSTP中的BPDU一樣。 R-PDU 包含交換器連接埠狀態及其 MAC 位址。
通道故障時的操作演算法
當連結發生故障時，交換機會發送 R-PDU 來通知連接埠的狀態已變更。
恢復頻道時的動作演算法
當故障的鏈路線路時，交換機會發送 R-PDU 來通知連接埠狀態變更。
MAC 位址最高的交換器成為新的根交換器。
故障通道成為備用通道。
恢復後，其中一個通道連接埠保持阻塞狀態，第二個通道連接埠轉為轉送狀態。 被阻塞的連接埠成為速度最高的連接埠。 如果速度相等，則具有最高 MAC 位址的交換器連接埠將被封鎖。 此原理可讓您阻塞將以最大速度從阻塞狀態轉變為轉送狀態的連接埠。
網路上的最大設備數量
一個ERR環中的最大交換器數量為200。
ERR和RSTP之間的交互
RSTP可以與ERR結合使用。 但RSTP環和ERR環只能透過一台交換器相交。
總結
ERR 非常適合組織典型拓撲。 例如，一個環或一個重複的環。
此類拓撲通常用於工業設施中的冗餘。
此外，在 ERR 的幫助下，第二種拓樸的實施可靠性較低，但更具成本效益。 這可以使用複製環來完成。
但並不總是可以使用 ERR。 有一些非常奇特的方案。 我們與一位客戶測試了以下拓撲。
在這種情況下，無法申請ERR。 對於該方案，我們使用 RSTP。 客戶對收斂時間有嚴格要求－小於3秒。 為了實現這一目標，需要明確定義根交換器（主交換器和備份交換器），以及手動模式下連接埠的成本。
因此，ERR 在收斂時間方面具有明顯的優勢，但無法提供 RSTP 所提供的靈活性。
來源： www.habr.com