تفاصيل تنفيذ RSTP والملكية التكرار الطوق

على الشبكة ، يمكنك العثور على الكثير من المواد حول بروتوكول RSTP. في هذه المقالة ، أقترح مقارنة بروتوكول RSTP مع بروتوكول الملكية من Phoenix Contact - Extended Ring Redundancy.

RSTP تفاصيل التنفيذ

معلومات عامة

وقت التقارب - 1-10 ثانية
طبولوجيا ممكن - أي

من المعتقد على نطاق واسع أن RSTP يسمح لك بدمج المفاتيح فقط في حلقة:


لكن RSTP يسمح لك بتوصيل المفاتيح بشكل تعسفي. على سبيل المثال ، يمكن لـ RSTP معالجة هذا الهيكل.



مبدأ العملية

RSTP يقلل أي طوبولوجيا إلى شجرة. يصبح أحد المفاتيح مركز الطبولوجيا - مفتاح الجذر. يقوم مفتاح الجذر بتمرير معظم البيانات عبر نفسه.

مبدأ تشغيل RSTP هو كما يلي:

1. يتم توفير الطاقة للمفاتيح.
2. يتم تحديد التبديل الجذر.
3. تحديد رموز التبديل الأخرى أسرع مسار التبديل الجذر؛
4. يتم حظر القنوات المتبقية وتصبح زائدة عن الحاجة.

اختيار مفتاح الجذر

RSTP تبديل حزم تبادل BPDU. BPDU هي حزمة خدمة تحتوي على معلومات RSTP. BPDUs تأتي في نوعين:

• تكوين BPDU.
• طوبولوجيا تغيير الإخطار.

يستخدم التكوين BPDU لبناء طوبولوجيا. فقط التبديل الجذر يرسلها. تكوين BPDU يحتوي على:

• معرف المرسل (معرف الجسر) ؛
• معرف جسر الجذر
• معرف المنفذ الذي تم إرسال الحزمة منه (معرف المنفذ) ؛
• تكلفة الطريق إلى التبديل الجذر (تكلفة مسار الجذر).

طوبولوجيا تغيير الإخطار يمكن إرسالها بواسطة أي التبديل. يتم إرسالها عندما يتغير الهيكل.

بعد التبديل ، تعتبر جميع المفاتيح نفسها جذرية. يبدأون في نقل حزم BPDU. بمجرد أن يستقبل المحول وحدة BPDU ذات معرف جسر أصغر من معرفها ، فإنه يتوقف عن النظر إلى نفسه كجذر.

يتكون معرف الجسر من قيمتين - عنوان MAC وأولوية Bridge. لا يمكننا تغيير عنوان MAC. يبلغ Bridge Priority 32768 افتراضيًا ، وإذا لم تقم بتغيير Bridge Priority ، فسيصبح المفتاح الذي يحتوي على أقل عنوان MAC هو الجذر. يعد المفتاح الذي يحتوي على أقل عنوان MAC هو الأقدم وربما ليس الأكثر إنتاجية. يوصى بتحديد مفتاح جذر الطوبولوجيا يدويًا. للقيام بذلك ، تحتاج إلى تكوين أولوية Bridge الصغيرة على مفتاح الجذر (على سبيل المثال ، 0). يمكنك أيضًا تحديد مفتاح جذر احتياطي من خلال إعطائه أولوية Bridge أكبر قليلاً (على سبيل المثال ، 4096).


اختيار المسار إلى التبديل الجذر

يرسل رمز التبديل الجذر حزم BPDU إلى جميع المنافذ النشطة. تحتوي BPDU على حقل تكلفة المسار. تكلفة المسار تعني تكلفة المسار. كلما ارتفعت تكلفة المسار ، كلما زادت مدة نقل الحزمة. عندما تمر وحدة BPDU عبر المنفذ ، تتم إضافة التكلفة إلى حقل تكلفة المسار. يسمى الرقم المضافة ميناء التكلفة.



يضيف قيمة محددة إلى تكلفة المسار عندما تمر وحدة BPDU عبر منفذ. تسمى القيمة المضافة "تكلفة المنفذ" ويمكن تحديدها يدويًا أو تلقائيًا. يمكن تحديد تكلفة المنفذ يدويًا وتلقائيًا.

عندما يحتوي المحول غير الجذر على عدة مسارات بديلة للجذر ، فإنه يختار الأسرع. انه يقارن تكلفة مسار هذه المسارات. يصبح المنفذ الذي جاءت منه وحدة BPDU بأقل تكلفة للمسار هو الجذر (منفذ الجذر).







يمكن العثور على تكلفة المنافذ التي تم تعيينها تلقائيًا في الجدول:

ميناء الأدوار والحالات

منافذ التبديل لديها العديد من الحالات وأدوار المنفذ.

أوضاع المنفذ (لـ STP):

• معطل - غير نشط.
• حظر - يستمع إلى BPDU ، ولكن لا يحيل. لا ينقل البيانات.
• الاستماع - يستمع وينقل BPDU. لا ينقل البيانات.
• التعلم - يستمع وينقل BPDU. تستعد لنقل البيانات - يملأ في جدول عنوان MAC.
• إعادة توجيه - ينقل البيانات ، يستمع وينقل BPDU.

وقت التقارب STP هو 30-50 ثانية. بعد تشغيل المفتاح ، تمر جميع المنافذ بجميع الحالات. في كل حالة ، يكون المنفذ بضع ثوانٍ. بسبب مبدأ التشغيل هذا ، تتمتع STP بوقت تقارب طويل. لدى RSTP حالات منفذ أقل.

حالات المنفذ (لـ RSTP):

• تجاهل - غير نشط.
• تجاهل - يستمع إلى BPDU ، ولكن لا يحيل. لا ينقل البيانات.
• تجاهل - يستمع وينقل BPDU. لا ينقل البيانات.
• التعلم - يستمع وينقل BPDU. تستعد لنقل البيانات - يملأ في جدول عنوان MAC.
• إعادة توجيه - ينقل البيانات ، يستمع وينقل BPDU.
• في RSTP ، يتم دمج حالات المعوقين والحظر والاستماع في حالة واحدة - تجاهل.

أدوار الميناء:

• منفذ الجذر - منفذ يتم من خلاله نقل البيانات. إنه بمثابة أسرع طريق إلى التبديل الجذر.
• منفذ منفذ مخصص يتم من خلاله نقل البيانات. المعرفة لكل شريحة LAN.
• منفذ بديل - منفذ لا يتم من خلاله نقل البيانات. إنه مسار بديل لمفتاح الجذر.
• منفذ النسخ الاحتياطي - منفذ لا يتم من خلاله نقل البيانات. هذا هو مسار النسخ الاحتياطي لقطاع حيث منفذ واحد مع دعم RSTP متصل بالفعل. يتم استخدام منفذ النسخ الاحتياطي إذا تم توصيل قناتين من التبديل إلى نفس القطعة (اقرأ المحور).
• المنفذ المعطل - تم تعطيل RSTP على هذا المنفذ.

تم تحديد اختيار منفذ الجذر أعلاه. كيف يتم اختيار منفذ معين؟

بادئ ذي بدء ، دعونا نحدد ماهية شريحة LAN. الجزء LAN هو مجال الاصطدام. بالنسبة إلى المحول أو جهاز التوجيه ، يشكل كل منفذ مجال تصادم منفصل. شريحة LAN - قناة بين مفاتيح التبديل أو أجهزة التوجيه. إذا تحدثنا عن المحور ، فستكون جميع المنافذ في نفس مجال التصادم.

يتم تعيين منفذ معين واحد فقط لقطاع واحد.

في حالة الشرائح التي توجد فيها بالفعل منافذ الجذر ، كل شيء واضح. يصبح المنفذ الثاني للجزء منفذ معين.



ولكن هناك قنوات احتياطية حيث سيكون هناك منفذ معين ومنفذ بديل. كيف سيتم اختيارهم؟ سيصبح المنفذ المعين هو المنفذ ذي التكلفة الأصغر للمسار إلى مفتاح الجذر. إذا كانت تكاليف المسار متساوية ، فسيكون المنفذ المعين هو المنفذ الذي يوجد على المحوّل ذي معرف الجسر الأدنى. إذا كان معرف الجسر متساويًا ، يصبح المنفذ المعين هو المنفذ الأقل رقمًا. سيكون المنفذ الثاني هو البديل.





تبقى آخر لحظة: متى يتم تعيين دور النسخ الاحتياطي للمنفذ؟ كما سبق ذكره أعلاه ، يتم استخدام منفذ النسخ الاحتياطي فقط عندما يتم توصيل قناتين من التبديل إلى قطعة واحدة ، وهذا هو ، إلى لوحة الوصل. في هذه الحالة ، يتم تحديد المنفذ المعين تمامًا وفقًا لنفس المعايير:

• الطريق الأقل تكلفة إلى التبديل الجذر.
• معرف الجسر الأقل.
• أقل ميناء معرف.

الحد الأقصى لعدد الأجهزة على الشبكة

لا يفرض معيار IEEE 802.1D متطلبات صارمة على عدد الأجهزة في شبكة LAN ذات RSTP. لكن المعيار يوصي باستخدام أكثر من 7 مفاتيح في فرع واحد (لا يزيد عن 7 قفزة) ، أي لا يزيد عن 15 في الحلبة. إذا تم تجاوز هذه القيمة ، يبدأ وقت تقارب الشبكة في الزيادة.

تفاصيل تنفيذ ERR.

معلومات عامة

وقت التقارب

وقت التقارب ERR - 15 مللي ثانية. مع الحد الأقصى لعدد المفاتيح في الحلبة وجود حلقات الإقران - 18 مللي ثانية.

طبولوجيا ممكن

لا يتيح ERR دمج الأجهزة بحرية مثل RSTP. يحتوي ERR على طبولوجيا واضحة يمكنك استخدامها:

• حلقة
• حلقة مكررة
• إقران ما يصل إلى ثلاث حلقات

حلقة



عندما يتم توحيد جميع المفاتيح في حلقة واحدة في ERR ، فمن الضروري عند كل محول تكوين المنافذ التي ستشارك في إنشاء الحلقة.

حلقة مزدوجة


يمكن دمج المفاتيح في حلقة مزدوجة ، مما يزيد بشكل كبير من موثوقية الحلقة.

قيود حلقة مزدوجة:

• لا يمكن استخدام حلقة مزدوجة لإقران المفاتيح مع الحلقات الأخرى. للقيام بذلك ، استخدم Ring Coupling.
• لا يمكن استخدام حلقة مزدوجة لحلقة الاقتران.

حلقات الاقتران



عند الاقتران في الشبكة لا يمكن أن يكون أكثر من 200 جهاز.

تتضمن حلقات الاقتران دمج الحلقات المتبقية في حلقة أخرى.

إذا كانت الحلقة متصلة بحلقة الإقران من خلال مفتاح واحد ، فإن هذا يسمى إقران الحلقات عبر مفتاح واحد . إذا كان محولان من الحلبة المحلية متصلاً بحلقة الإقران ، فسيتم هذا من خلال محوّلين .

عند الاقتران من خلال مفتاح واحد على الجهاز ، يتم تمكين كلا المنفذين. سيكون وقت التقارب في هذه الحالة حوالي 15-17 مللي ثانية. مع هذا الاقتران ، سيكون مفتاح الاقتران نقطة فشل ، لأنه بعد أن فقدت رمز التبديل هذا ، يتم فقد الحلقة بالكامل. يؤدي الاقتران بين مفتاحين إلى تجنب ذلك.





من الممكن مطابقة الحلقات المكررة.



التحكم في المسار


تتيح لك وظيفة التحكم في المسار تكوين المنافذ التي سيتم من خلالها نقل البيانات في التشغيل العادي. إذا فشلت القناة وتمت إعادة إنشاء الشبكة إلى طبولوجيا النسخ الاحتياطي ، ثم بعد استعادة القناة ، تتم إعادة إنشاء الشبكة مرة أخرى إلى الهيكل المحدد.

هذه الميزة يحفظ على كابل زائدة عن الحاجة. علاوة على ذلك ، ستظل الطبولوجيا المستخدمة في استكشاف الأخطاء وإصلاحها معروفة دائمًا.

الطبولوجيا الرئيسية بالتبديل إلى النسخ الاحتياطي في 15 مللي ثانية. سيستغرق التبديل العكسي أثناء استرداد الشبكة حوالي 30 مللي ثانية.

القيود:

• لا يمكن استخدامها مع حلقة مزدوجة.
• يجب تمكين الوظيفة على جميع مفاتيح التبديل في الشبكة.
• تم تكوين أحد رموز التبديل على أنه معالج التحكم في المسار.
• يتم الانتقال التلقائي إلى الهيكل الرئيسي بعد الاسترداد بعد ثانية واحدة افتراضيًا (يمكن تغيير هذه المعلمة باستخدام SNMP في النطاق من 0 ثانية إلى 99 ثانية).

مبدأ العملية



خطأ العمل المبدأ

على سبيل المثال ، خذ بعين الاعتبار ستة مفاتيح - 1-6. يتم رنين المفاتيح معًا. يستخدم كل مفتاح منفذين للاتصال بالحلقة ويخزن حالاتهم. التبديل إلى الأمام أوضاع المنفذ إلى بعضها البعض. يتم استخدام بيانات الجهاز هذه لتعيين الحالة الأولية للمنافذ.


المنافذ لها دوران فقط - محظور وإعادة توجيه .

يمنع المفتاح ذو أعلى عنوان MAC المنفذ. جميع المنافذ الأخرى في الحلقة تنقل البيانات.

إذا توقف المنفذ المحظور عن العمل ، فسيتم حظر المنفذ التالي الذي يحتوي على أكبر عنوان MAC.

بعد بدء التشغيل ، تبدأ المحولات في إرسال وحدة بيانات بروتوكول Ring (R-PDU). ينتقل R-PDU باستخدام الإرسال المتعدد. R-PDU هي رسالة خدمة ، مثل BPDUs في RSTP. يحتوي R-PDU على حالات منفذ التبديل وعنوان MAC الخاص به.

خوارزمية فشل القناة
عندما يفشل أحد الارتباطات ، ترسل مفاتيح التبديل وحدة R-PDU لإعلامهم بتغييرات حالة المنفذ.

خوارزمية استرداد القناة
عندما يتم تشغيل قناة فاشلة ، فإن المفاتيح ترسل وحدة R-PDU لإعلامهم بتغيير في حالة المنفذ.

يصبح المفتاح ذو أعلى عنوان MAC هو مفتاح الجذر الجديد.

قناة فاشلة تصبح نسخة احتياطية.











بعد الاسترداد ، يبقى أحد منافذ القناة محظورًا ، ويتم وضع الثاني في حالة إعادة التوجيه. منفذ محظور يصبح المنفذ بأعلى سرعة. إذا كانت السرعات متساوية ، فسيتم حظر منفذ التبديل ذي أعلى عنوان MAC. يسمح لك هذا المبدأ بحظر منفذ ينتقل من الحظر إلى إعادة التوجيه بأقصى سرعة.



الحد الأقصى لعدد الأجهزة على الشبكة

الحد الأقصى لعدد المفاتيح في حلقة ERR هو 200.

التشغيل المتداخل ERR و RSTP

RSTP يمكن استخدامها في تركيبة مع ERR. لكن يجب أن تعبر حلقة RSTP وخاتم ERR فقط من خلال مفتاح واحد.



ملخص

يعد ERR أمرًا رائعًا لتنظيم طبولوجيا نموذجية. على سبيل المثال ، حلقة أو حلقة مكررة.





وغالبا ما تستخدم طوبولوجيا مماثلة للتكرار في المنشآت الصناعية.

علاوة على ذلك ، وبمساعدة ERR ، يمكن تنفيذ الهيكل الثاني بشكل أقل موثوقية ، ولكن بدرجة أكبر من الميزانية. ويمكن القيام بذلك باستخدام حلقة مكررة.



ولكن ليس من الممكن دائمًا تطبيق ERR. هناك مخططات غريبة جدا. مع أحد عملائنا ، اختبرنا الهيكل التالي.



في هذه الحالة ، لا يمكن تطبيق ERR. لمثل هذا المخطط ، استخدمنا RSTP. كان لدى العميل متطلبات التقارب الصارمة لمدة تقل عن 3 ثوانٍ. لتحقيق هذا الوقت ، كان من الضروري تحديد مفاتيح الجذر (الأساسية والنسخ الاحتياطي) بوضوح ، وكذلك تكلفة المنافذ في الوضع اليدوي.

نتيجة لذلك ، يفوز ERR بشكل ملحوظ في وقت التقارب ، ولكنه لا يوفر المرونة التي يوفرها RSTP.