В Интернете можно найти множество материалов о протоколе RSTP. В этой статье я предлагаю сравнить протокол RSTP с проприетарным протоколом от Феникс Контакт – Расширенное резервирование кольца.
Детали реализации RSTP Общая информация Время сходимости – 1-10 с Возможные топологии - любой
Распространено мнение, что RSTP позволяет только подключать коммутаторы в кольцо: 
Но RSTP позволяет подключать коммутаторы любым удобным для вас способом.
Например, RSTP может обрабатывать эту топологию.
Принцип работы
RSTP сводит любую топологию к дереву.
Один из свитчей становится центром топологии — корневым свитчем.
Корневой коммутатор передает через себя большую часть данных.
Принцип работы RSTP следующий:
- питание подается на выключатели;
- выбран корневой коммутатор;
- оставшиеся коммутаторы определяют кратчайший путь к корневому коммутатору;
- остальные каналы блокируются и становятся резервными.
- Конфигурация БПДУ.
- Уведомление об изменении топологии.
Его отправляет только корневой коммутатор.
Конфигурационный BPDU содержит:
- идентификатор отправителя (идентификатор моста);
- идентификатор корневого моста;
- идентификатор порта, с которого был отправлен этот пакет (Port ID);
- стоимость маршрута до корневого коммутатора (Root Path Cost).
Они отправляются при изменении топологии.
После включения все коммутаторы считают себя корневыми.
Они начинают передавать пакеты BPDU. Как только коммутатор получает BPDU с более низким идентификатором моста, чем его собственный, он больше не считает себя корневым коммутатором.
Bridge ID состоит из двух значений — MAC-адреса и Bridge Priority. Мы не можем изменить MAC-адрес.
Приоритет моста по умолчанию равен 32768. Если вы не измените приоритет моста, корневым коммутатором станет коммутатор с наименьшим MAC-адресом.
Коммутатор с наименьшим MAC-адресом является самым старым и может оказаться не самым производительным.
Рекомендуется вручную определить корневой коммутатор топологии.
Для этого вам необходимо настроить небольшой Bridge Priority (например, 0) на корневом коммутаторе.
Вы также можете определить резервный корневой коммутатор, присвоив ему немного более высокий приоритет моста (например, 4096).
Выбор пути к корневому коммутатору
Корневой коммутатор отправляет пакеты BPDU на все активные порты.
BPDU имеет поле стоимости пути.
Стоимость пути обозначает стоимость пути.
Чем выше стоимость пути, тем больше времени требуется для передачи пакета.
Когда BPDU проходит через порт, в поле «Стоимость пути» добавляется стоимость.
Добавленное число называется стоимостью порта.
Добавляет определенное значение к стоимости пути, когда BPDU проходит через порт. Добавляемая стоимость называется стоимостью порта и может определяться вручную или автоматически.
Стоимость порта может быть определена вручную или автоматически.
Когда у некорневого коммутатора есть несколько альтернативных путей к корню, он выбирает самый быстрый.
Он сравнивает стоимость пути этих путей.
Порт, из которого пришел BPDU с наименьшей стоимостью пути, становится корневым портом.
Стоимость портов, которые назначаются автоматически, можно посмотреть в таблице:
| Скорость передачи порта | Стоимость порта |
|---|---|
| 10 Мбит/с | 2 000 000 |
| 100 Мбит/с | 200 000 |
| 1 Гбит/с | 20 000 |
| 10 Гбит/с | 2 000 |
Статусы портов (для STP):
- Отключено – неактивно.
- Блокировка – слушает BPDU, но не передает. Не передает данные.
- Прослушивание – прослушивает и передает BPDU. Не передает данные.
- Обучение – прослушивает и передает BPDU. Готовится к передаче данных – заполняет таблицу MAC-адресов.
- Пересылка – пересылает данные, прослушивает и передает BPDU.
Порт остается в каждом состоянии в течение нескольких секунд. Этот принцип работы является причиной того, что STP имеет такое долгое время сходимости.
RSTP имеет меньше состояний порта.
Статусы портов (для RSTP):
- Отбрасывание – неактивно.
- Discarding – слушает BPDU, но не передает. Не передает данные.
- Discarding – прослушивает и передает BPDU. Не передает данные.
- Обучение – прослушивает и передает BPDU. Готовится к передаче данных – заполняет таблицу MAC-адресов.
- Пересылка – пересылает данные, прослушивает и передает BPDU.
- В RSTP статусы Disabled, Blocking и Listening объединены в один – Discarding.
- Корневой порт – порт, через который передаются данные.
Он служит самым быстрым путем к корневому коммутатору.
- Назначенный порт – порт, через который передаются данные.
Определяется для каждого сегмента локальной сети.
- Альтернативный порт – порт, через который данные не передаются.
Это альтернативный путь к корневому коммутатору.
- Резервный порт – порт, через который данные не передаются.
Это резервный путь для сегмента, к которому уже подключен один порт с поддержкой RSTP. Резервный порт используется, если к одному сегменту (концентратору чтения) подключены два канала коммутатора.
- Отключенный порт – RSTP отключен на этом порту.
Как выбирается назначенный порт? Прежде всего, давайте определимся, что такое сегмент локальной сети.
Сегмент LAN является доменом коллизий.
Для коммутатора или маршрутизатора каждый порт образует отдельный домен коллизий.
Сегмент LAN — это канал между коммутаторами или маршрутизаторами.
Если говорить о хабе, то все порты хаба находятся в одном коллизионном домене.
Каждому сегменту назначается только один назначенный порт. В случае с сегментами, где уже есть Root Ports, всё понятно.
Второй порт сегмента становится назначенным портом.
Но остаются резервные каналы, где будет один назначенный порт и один альтернативный порт. Как они будут выбраны? Назначенным портом будет порт с наименьшей стоимостью пути к корневому коммутатору.
Если стоимость пути равна, то назначенным портом будет порт, расположенный на коммутаторе с наименьшим идентификатором моста.
Если и Bridge ID равны, то назначенным портом становится порт с наименьшим номером.
Второй порт будет альтернативным.
И последний момент: когда порту назначается роль Backup? Как уже писалось выше, Backup-порт используется только тогда, когда два канала коммутатора подключены к одному сегменту, то есть к хабу.
В этом случае Назначенный порт выбирается по тем же критериям:
- Самая низкая стоимость пути к корневому коммутатору.
- Наименьший идентификатор моста.
- Наименьший идентификатор порта.
не более 15 в кольце.
При превышении этого значения время сходимости сети начинает увеличиваться.
Детали реализации ERR. Общая информация Время сходимости Время сходимости ERR – 15 мс.
При максимальном количестве коммутаторов в кольце и наличии кольцевого спаривания – 18 мс.
Возможные топологии ERR не позволяет свободно объединять устройства как RSTP. ERR имеет четкие топологии, которые можно использовать:
- Кольцо
- Дублирующее кольцо
- Сопряжение до трех колец
Кольцо
Когда ERR объединяет все свитчи в одно кольцо, то на каждом свитче необходимо настроить порты, которые будут участвовать в построении кольца.
Двойное кольцо 
Выключатели можно объединить в двойное кольцо, что существенно повышает надежность кольца.
Ограничения на двойной звонок:
- Двойное кольцо нельзя использовать для сопряжения коммутаторов с другими кольцами.
Для этого вам нужно использовать кольцевую муфту.
- Двойное кольцо нельзя использовать в качестве ответного кольца.
Парные кольца
При сопряжении в сети может быть не более 200 устройств.
Спаривание колец предполагает объединение оставшихся колец в другое кольцо.
Если кольцо подключено к интерфейсному кольцу через один коммутатор, то это называется сопряжение колец через один переключатель .
Если к интерфейсному кольцу подключить два коммутатора из локального кольца, то это будет сопряжение через два переключателя .
При сопряжении через один коммутатор на устройстве используются оба порта.
Время сходимости в этом случае составит примерно 15-17 мс.
При таком спаривании переключатель сопряжения будет точкой отказа, т.к.
потеряв этот переключатель, теряется сразу все кольцо.
Сопряжение через два коммутатора позволяет избежать этого.
Можно сопоставить дубликаты колец.
Управление путем
Функция Path Control позволяет настроить порты, через которые будут передаваться данные в обычном режиме работы.
Если канал выйдет из строя и сеть будет перестроена на резервную топологию, то после восстановления канала сеть будет перестроена обратно на указанную топологию.
Эта функция позволяет сэкономить на резервном кабеле.
Более того, топология, используемая для устранения неполадок, всегда будет известна.
Основная топология переключается на резервную через 15 мс.
Переключение обратно при восстановлении сети займет около 30 мс.
Ограничения:
- Невозможно использовать вместе с двойным кольцом.
- Эта функция должна быть включена на всех коммутаторах в сети.
- Один из коммутаторов настроен как мастер управления маршрутом.
- Автоматический переход к основной топологии после восстановления по умолчанию происходит через 1 секунду (этот параметр можно изменить с помощью SNMP в диапазоне от 0 с до 99 с).
Принцип работы ERR Например, рассмотрим шесть переключателей – 1-6. Переключатели объединены в кольцо.
Каждый коммутатор использует два порта для подключения к кольцу и сохраняет их статусы.
Коммутаторы пересылают друг другу статусы портов.
Эти данные устройства используются для установки исходного состояния портов.
Порты имеют только две роли – Заблокировано И Пересылка .
Коммутатор с самым высоким MAC-адресом блокирует свой порт. Все остальные порты в кольце передают данные.
Если заблокированный порт перестает работать, то следующий порт с наибольшим MAC-адресом становится заблокированным.
После загрузки коммутаторы начинают отправлять блоки данных кольцевого протокола (R-PDU).
R-PDU передается с использованием многоадресной рассылки.
R-PDU — это служебное сообщение, такое же, как BPDU в RSTP. R-PDU содержит статусы портов коммутатора и его MAC-адрес.
Алгоритм действий при выходе из строя канала При сбое канала коммутаторы отправляют R-PDU, чтобы уведомить об изменении статуса портов.
Алгоритм действий при восстановлении канала Когда неисправный канал подключается к сети, коммутаторы отправляют R-PDU, чтобы уведомить порты об изменении статуса.
Коммутатор с самым высоким MAC-адресом становится новым корневым коммутатором.
Вышедший из строя канал становится резервным.
После восстановления один из портов канала остается заблокированным, а второй переводится в состояние переадресации.
Заблокированный порт становится портом с самой высокой скоростью.
Если скорости равны, то порт коммутатора с наибольшим MAC-адресом станет заблокированным.
Этот принцип позволяет заблокировать порт, который будет переходить из состояния блокировки в состояние пересылки с максимальной скоростью.
Максимальное количество устройств в сети
Максимальное количество коммутаторов в кольце ERR — 200. Взаимодействие между ERR и RSTP
RSTP можно использовать в сочетании с ERR. Но кольцо RSTP и кольцо ERR должны пересекаться только через один коммутатор.
Краткое содержание
ERR отлично подходит для организации типичных топологий.
Например, кольцо или дублированное кольцо.
Такие топологии часто используются для резервирования на промышленных объектах.
Более того, с помощью ERR вторую топологию можно реализовать менее надежно, но более экономично.
Это можно сделать с помощью дублирующего кольца.
Но не всегда можно использовать ERR. Есть довольно экзотические схемы.
Мы протестировали следующую топологию с одним из наших клиентов.
В этом случае применение ERR невозможно.
Для этой схемы мы использовали RSTP. У заказчика было жесткое требование ко времени сходимости — менее 3 с.
Чтобы добиться этого времени, необходимо было четко определить корневые коммутаторы (основной и резервный), а также стоимость портов в ручном режиме.
В результате ERR имеет заметное преимущество по времени сходимости, но не обеспечивает той гибкости, которую обеспечивает RSTP. Теги: #Сетевые технологии #коммутатор #rstp #Extended Ring Redundancy #топология сети
-
Римский Клуб
19 Oct, 24 -
Что Вы Думаете О Рекламе Apple?
19 Oct, 24 -
Аватарка Для Автомобильного Компьютера
19 Oct, 24 -
Изучаем Английский С Анки
19 Oct, 24
