Detail Implementasi untuk RSTP dan Redundansi Perpanjangan Cincin Kepemilikan

Di jaringan Anda dapat menemukan banyak materi tentang protokol RSTP. Pada artikel ini, saya mengusulkan membandingkan protokol RSTP dengan protokol milik dari Phoenix Contact - Extended Ring Redundancy.

Detail Implementasi RSTP

Informasi umum

Waktu konvergensi - 1-10 dtk
Kemungkinan topologi - apa pun

Dipercaya secara luas bahwa RSTP memungkinkan Anda untuk menggabungkan sakelar hanya dalam satu cincin:


Tetapi RSTP memungkinkan Anda untuk menghubungkan sakelar secara sewenang-wenang. Sebagai contoh, RSTP dapat menangani topologi ini.



Prinsip operasi

RSTP mengurangi topologi apa pun menjadi pohon. Salah satu sakelar menjadi pusat topologi - sakelar akar. Switch root melewati sebagian besar data melalui dirinya sendiri.

Prinsip operasi RSTP adalah sebagai berikut:

1. daya disuplai ke sakelar;
2. sakelar root dipilih;
3. switch lain menentukan jalur tercepat ke switch root;
4. saluran yang tersisa diblokir dan menjadi mubazir.

Memilih sakelar root

RSTP beralih bertukar paket BPDU. BPDU adalah paket layanan yang berisi informasi RSTP. BPDU datang dalam dua jenis:

• Konfigurasi BPDU.
• Pemberitahuan Perubahan Topologi.

Konfigurasi BPDU digunakan untuk membangun topologi. Hanya sakelar root yang mengirimkannya. Konfigurasi BPDU berisi:

• ID Pengirim (ID Jembatan);
• Root Bridge ID
• pengidentifikasi port dari mana paket dikirim (ID Port);
• biaya rute ke sakelar root (Biaya Jalur Root).

Pemberitahuan Perubahan Topologi dapat dikirim dengan sakelar apa pun. Mereka dikirim ketika topologi berubah.

Setelah dinyalakan, semua switch menganggap diri mereka root. Mereka mulai mengirimkan paket BPDU. Segera setelah sakelar menerima BPDU dengan Bridge ID yang lebih kecil daripada miliknya, sakelar itu berhenti menganggap dirinya root.

Bridge ID terdiri dari dua nilai - alamat MAC dan Bridge Priority. Kami tidak dapat mengubah alamat MAC. Bridge Priority adalah 32768 secara default.Jika Anda tidak mengubah Bridge Priority, sakelar dengan alamat MAC terendah akan menjadi root. Switch dengan alamat MAC terendah adalah yang tertua dan mungkin bukan yang paling produktif. Anda disarankan untuk secara manual menentukan sakelar root topologi. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengonfigurasi Bridge Priority kecil pada sakelar root (misalnya, 0). Anda juga dapat menetapkan sakelar root cadangan dengan memberikan Bridge Priority yang sedikit lebih besar (misalnya, 4096).


Memilih jalur ke sakelar root

Saklar akar mengirimkan paket BPDU ke semua port aktif. BPDU memiliki bidang Biaya Jalur. Biaya Jalur berarti biaya jalur. Semakin tinggi biaya jalur, semakin lama paket ditransmisikan atasnya. Ketika BPDU melewati pelabuhan, biaya ditambahkan ke bidang Path Path. Nomor yang ditambahkan disebut Biaya Pelabuhan.



Menambahkan nilai spesifik ke Biaya Path ketika BPDU melewati port. Nilai yang ditambahkan disebut Biaya Port dan dapat ditentukan secara manual atau otomatis. Biaya Pelabuhan dapat ditentukan secara manual dan otomatis.

Ketika non-root switch memiliki beberapa jalur alternatif ke root, ia memilih yang tercepat. Dia membandingkan biaya jalur dari jalur ini. Pelabuhan tempat BPDU datang dengan Biaya Jalur terendah menjadi root (Root Port).







Biaya port yang ditetapkan secara otomatis dapat ditemukan dalam tabel:

Peran dan Status Port

Switch port memiliki beberapa status dan peran port.

Status Port (untuk STP):

• Dinonaktifkan - Tidak aktif.
• Blocking - mendengarkan BPDU, tetapi tidak mengirim. Tidak mengirimkan data.
• Mendengarkan - mendengarkan dan mentransmisikan BPDU. Tidak mengirimkan data.
• Belajar - mendengarkan dan mentransmisikan BPDU. Mempersiapkan untuk transfer data - mengisi tabel alamat MAC.
• Penerusan - mentransmisikan data, mendengarkan dan mentransmisikan BPDU.

Waktu konvergensi STP adalah 30-50 detik. Setelah sakelar dinyalakan, semua port melewati semua status. Dalam setiap status, porta adalah beberapa detik. Karena prinsip operasi ini, STP memiliki waktu konvergensi yang panjang. RSTP memiliki lebih sedikit status port.

Status Port (untuk RSTP):

• Membuang - Tidak Aktif.
• Membuang - mendengarkan BPDU, tetapi tidak mengirim. Tidak mengirimkan data.
• Membuang - mendengarkan dan mentransmisikan BPDU. Tidak mengirimkan data.
• Belajar - mendengarkan dan mentransmisikan BPDU. Mempersiapkan untuk transfer data - mengisi tabel alamat MAC.
• Penerusan - mentransmisikan data, mendengarkan dan mentransmisikan BPDU.
• Dalam RSTP, status Dinonaktifkan, Memblokir dan Mendengarkan digabungkan menjadi satu - Membuang.

Peran Port:

• Root port - port tempat data dikirimkan. Ini berfungsi sebagai rute tercepat ke switch root.
• Port yang ditunjuk - port tempat data dikirimkan. Didefinisikan untuk setiap segmen LAN.
• Alternate port - port tempat data tidak dikirim. Ini adalah jalur alternatif ke sakelar root.
• Backup port - port tempat data tidak dikirim. Ini adalah jalur cadangan untuk segmen di mana satu port dengan dukungan RSTP sudah terhubung. Port cadangan digunakan jika dua saluran switch terhubung ke segmen yang sama (baca hub).
• Port dinonaktifkan - RSTP dinonaktifkan pada port ini.

Pilihan Root Port dijelaskan di atas. Bagaimana port yang ditunjuk dipilih?

Pertama-tama, mari kita tentukan apa itu segmen LAN. Segmen LAN adalah domain tabrakan. Untuk switch atau router, setiap port membentuk domain collision yang terpisah. Segmen LAN - saluran antara sakelar atau router. Jika kita berbicara tentang hub, maka hub semua port berada dalam domain collision yang sama.

Hanya satu Port yang Ditunjuk ditugaskan untuk satu segmen.

Dalam kasus segmen di mana sudah ada Root Ports, semuanya jelas. Port kedua segmen menjadi Port yang Ditunjuk.



Tetapi ada saluran cadangan di mana akan ada satu Port yang Ditunjuk dan satu Port Alternatif. Bagaimana mereka akan dipilih? Designated Port akan menjadi port dengan Biaya Jalur terkecil ke switch root. Jika Biaya Jalur sama, maka Port yang Ditunjuk akan menjadi port yang berada di sakelar dengan ID Jembatan terendah. Jika Bridge ID sama, maka Port yang Ditunjuk menjadi port dengan angka terendah. Port kedua adalah Alternate.





Momen terakhir tetap: kapan peran cadangan ditugaskan ke port? Seperti yang telah disebutkan di atas, port Cadangan hanya digunakan ketika dua saluran switch terhubung ke satu segmen, yaitu ke hub. Dalam hal ini, Pelabuhan yang Ditunjuk dipilih tepat sesuai dengan kriteria yang sama:

• Biaya Jalur Paling Rendah ke saklar root.
• Least Bridge ID.
• Least Port ID.

Jumlah maksimum perangkat di jaringan

Standar IEEE 802.1D tidak memberlakukan persyaratan ketat pada jumlah perangkat dalam LAN dengan RSTP. Tetapi standar merekomendasikan menggunakan tidak lebih dari 7 switch dalam satu cabang (tidak lebih dari 7 hop), yaitu tidak lebih dari 15 di atas ring. Jika nilai ini terlampaui, waktu konvergensi jaringan mulai meningkat.

Rincian implementasi ERR.

Informasi umum

Waktu konvergensi

Waktu konvergensi ERR - 15 ms. Dengan jumlah maksimum sakelar di cincin dan keberadaan cincin pasangan - 18 ms.

Kemungkinan topologi

ERR tidak memungkinkan perangkat untuk digabungkan secara bebas sebagai RSTP. ERR memiliki topologi yang jelas yang dapat Anda gunakan:

• Dering
• Cincin duplikat
• Pasangkan hingga tiga dering

Dering



Ketika semua switch disatukan dalam satu cincin di ERR, maka pada setiap switch perlu untuk mengkonfigurasi port yang akan berpartisipasi dalam pembangunan cincin.

Dering ganda


Sakelar dapat digabungkan menjadi cincin ganda, yang sangat meningkatkan keandalan cincin.

Batasan Dering Ganda:

• Dering ganda tidak dapat digunakan untuk memasangkan sakelar dengan dering lain. Untuk melakukan ini, gunakan Ring Coupling.
• Cincin ganda tidak dapat digunakan untuk cincin pasangan.

Cincin pasangan



Saat memasangkan dalam jaringan bisa tidak lebih dari 200 perangkat.

Cincin pasangan menyiratkan menggabungkan cincin yang tersisa ke cincin lain.

Jika cincin terhubung ke cincin pasangan melalui satu saklar, maka ini disebut memasangkan cincin melalui satu saklar . Jika dua sakelar dari ring lokal terhubung ke ring pemasangan, ini akan dipasangkan melalui dua sakelar .

Saat memasangkan melalui satu sakelar pada perangkat, kedua port diaktifkan. Waktu konvergensi dalam kasus ini adalah sekitar 15-17 ms. Dengan pemasangan ini, saklar pasangan akan menjadi titik kegagalan, karena Setelah kehilangan sakelar ini, seluruh cincin langsung hilang. Memasangkan melalui dua sakelar menghindari hal ini.





Dimungkinkan untuk mencocokkan cincin duplikat.



Kontrol jalur


Fungsi Path Control memungkinkan Anda untuk mengonfigurasikan port tempat data akan dikirim dalam operasi normal. Jika saluran gagal dan jaringan dibangun kembali ke topologi cadangan, maka setelah pemulihan saluran, jaringan dibangun kembali ke topologi yang ditentukan.

Fitur ini menghemat kabel redundan. Selain itu, topologi yang digunakan untuk Troubleshoot akan selalu diketahui.

Topologi utama beralih ke cadangan dalam 15 ms. Reverse switching selama pemulihan jaringan akan memakan waktu sekitar 30 ms.

Keterbatasan:

• Tidak dapat digunakan dengan Dering Ganda.
• Fungsi harus diaktifkan pada semua sakelar di jaringan.
• Salah satu sakelar dikonfigurasikan sebagai panduan Kontrol Jalan.
• Transisi otomatis ke topologi utama setelah pemulihan dilakukan setelah 1 detik secara default (parameter ini dapat diubah menggunakan SNMP dalam kisaran dari 0 hingga 99 detik).

Prinsip operasi



Prinsip kerja ERR

Misalnya, pertimbangkan enam sakelar - 1-6. Sakelar berdering bersama. Setiap sakelar menggunakan dua port untuk terhubung ke cincin dan menyimpan statusnya. Beralih status port maju satu sama lain. Data perangkat ini digunakan untuk mengatur keadaan awal port.


Port hanya memiliki dua peran - Diblokir dan Penerusan .

Switch dengan alamat MAC tertinggi memblokir port. Semua port lain di ring mengirimkan data.

Jika port Diblokir berhenti berfungsi, maka port berikutnya dengan alamat MAC terbesar menjadi Diblokir.

Setelah boot, sakelar mulai mengirim Unit Data Protokol Ring (R-PDU). R-PDU ditransmisikan menggunakan multicast. R-PDU adalah pesan layanan, seperti BPDU di RSTP. R-PDU berisi status port switch dan alamat MAC-nya.

Algoritma Kegagalan Saluran
Saat tautan gagal, sakelar mengirim R-PDU untuk memberi tahu mereka tentang perubahan status port.

Algoritme pemulihan saluran
Ketika saluran yang gagal dioperasikan, sakelar mengirimkan R-PDU untuk memberi tahu mereka tentang perubahan status port.

Switch dengan alamat MAC tertinggi menjadi switch root baru.

Saluran yang gagal menjadi cadangan.











Setelah pemulihan, salah satu port saluran tetap diblokir, dan yang kedua dimasukkan ke status penerusan. Port yang diblokir menjadi port dengan kecepatan tertinggi. Jika kecepatannya sama, maka port switch dengan alamat MAC tertinggi akan diblokir. Prinsip ini memungkinkan Anda memblokir port yang beralih dari diblokir menjadi penerusan dengan kecepatan maksimum.



Jumlah maksimum perangkat di jaringan

Jumlah sakelar maksimum dalam cincin ERR adalah 200.

Interoperabilitas ERR dan RSTP

RSTP dapat digunakan dalam kombinasi dengan ERR. Tetapi cincin RSTP dan cincin ERR harus bersilangan hanya melalui satu sakelar.



Ringkasan

ERR sangat bagus untuk mengatur topologi tipikal. Misalnya, cincin atau cincin duplikat.





Topologi serupa sering digunakan untuk redundansi pada fasilitas industri.

Selain itu, dengan bantuan ERR, topologi kedua dapat diimplementasikan dengan kurang andal, tetapi lebih ekonomis. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan cincin duplikat.



Tetapi tidak selalu memungkinkan untuk menerapkan ERR. Ada skema yang cukup eksotis. Dengan salah satu pelanggan kami, kami menguji topologi berikut.



Dalam hal ini, ERR tidak dimungkinkan untuk diterapkan. Untuk skema seperti itu, kami menggunakan RSTP. Pelanggan memiliki persyaratan waktu konvergensi yang ketat kurang dari 3 detik. Untuk mencapai waktu ini, perlu untuk mengidentifikasi dengan jelas switch root (primer dan cadangan), serta biaya port dalam mode manual.

Akibatnya, ERR secara nyata menang dalam waktu konvergensi, tetapi tidak memberikan fleksibilitas yang disediakan RSTP.