Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Функции повышения надежности и производительности каналов связи - Coggle…
Функции повышения надежности и производительности каналов связи
4.1 Протоколы Spanning Tree
Основные методы повышения надежности
Резервирование соединений с помощью протоколов семейства Spanning Tree
Балансировка нагрузки через агрегирование портов с параллельной передачей данных по альтернативным линиям
Версии протоколов связующего дерева
IEEE 802.1D Spanning Tree Protocol (STP)
IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
IEEE 802.1s Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
4.2 Spanning Tree Protocol (STP)
4.2.1 Понятие петель
Избыточность между коммутаторами создаётся несколькими соединениями
Проблемы, вызываемые петлями:
Широковещательные штормы: бесконечная пересылка кадров, блокировка пропускной способности
Множественные копии кадров: проблемы с определением источника, постоянное обновление таблиц коммутации
Множественные петли: возможные петли внутри петель осложняют устойчивость сети
4.2.2 Построение активной топологии связующего дерева
Основные параметры:
Идентификатор моста (Bridge ID) - уникален для каждого коммутатора
Стоимость пути (Path Cost) - суммарное условное время передачи данных по каналу
Идентификатор порта (Port ID)
Этапы построения:
Выбор корневого моста с наименьшим Bridge ID
Выбор корневых портов с минимальной стоимостью пути к корню
Определение назначенных портов для каждого сегмента (порт с наименьшей стоимостью пути)
Остальные порты переходят в состояние Blocking, исключая петли и формируя древовидную структуру сети
4.2.3 Bridge Protocol Data Unit (BPDU)
Типы кадров BPDU:
Configuration BPDU (CBPDU) - для вычисления связующего дерева
Topology Change Notification (TCN) BPDU - уведомление об изменении топологии
Topology Change Notification Acknowledgement (TCA) - подтверждение получения уведомления
Кадры BPDU используются для периодического обмена между коммутаторами для отслеживания топологии
Формат кадра включает поля: идентификатор протокола, версия, тип, флаги, ID корневого моста, стоимость пути, ID моста и порта, таймеры
4.2.4 Состояния портов
Blocking (Блокировка): принимаются только BPDU, передача кадров данных запрещена
Listening (Прослушивание): принимаются и ретранслируются только BPDU; возможный переход обратно в Blocking или вперёд в Learning
Learning (Обучение): изучаются МАС-адреса, но кадры для пользователя не передаются
Forwarding (Продвижение): передача данных и BPDU
Disabled (Отключен): порт выключен администратором, не участвует в работе сети
4.2.5 Таймеры STP
Hello Time: интервал отправки конфигурационных BPDU (по умолчанию 2 с)
Forward Delay: время пребывания порта в состояниях Listening и Learning (по умолчанию 15 с)
Max Age: максимальное время жизни конфигураций STP (по умолчанию 20 с)
Таймеры задаются администратором обычно на корневом мосте; неправильная настройка ухудшает производительность сети
4.2.6 Изменение топологии
Генерация TCN BPDU происходит при:
Получении TCN BPDU на назначенный порт негрового моста
Переходе порта в состояние Forwarding после Forward Delay
Переходе порта из Forwarding или Listening в Blocking
Становлении коммутатора корневым мостом
Уведомления распространяются к корневому мосту, который устанавливает флаг изменения топологии в BPDU
Таймеры старения адресных таблиц корректируются для ускорения обновления
4.3 Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
Основные отличия от STP
Ускоренное время сходимости сети
Порты мгновенно переходят в состояние Forwarding
Объединение состояний Disabled, Blocking и Listening в единое Discarding
Совместимость с оборудованием, поддерживающим STP, с потерей части преимуществ
4.3.1 Роли портов в RSTP
Root Port (корневой) - порт с минимальной стоимостью пути к корневому мосту
Designated Port (назначенный) - отправляет BPDU от лучшего назначенного моста сегмента
Alternate Port (альтернативный) - альтернативный путь к корневому мосту, заменяет Root Port при необходимости
Backup Port (резервный) - резервирует путь, существует при нескольких соединениях коммутатора с одним сегментом
4.3.2 Формат BPDU RSTP
Поля версии протокола и типа BPDU содержат значение 2
Расширенное поле Flags с восемью битами, включая флаги предложения, роли порта, изучения, продвижения, соглашения и подтверждения изменения топологии
Дополнительное поле Version 1 Length для совместимости
4.3.3 Быстрый переход в Forwarding
Граничный порт (Edge Port): подключен к устройству без возможности петли, мгновенно переходит в Forwarding, теряет статус при получении BPDU
Порт точки-точки (P2P Port): порт канала, соединяющего два коммутатора, позволяет быстрый переход
Статусы Edge и P2P могут настраиваться вручную или автоматически
4.3.4 Механизм предложений и соглашений
Коммутатор, являющийся корневым мостом, посылает BPDU- предложение с флагом Proposal
Получатель блокирует свои не-граничные порты, переводит их в Discarding, синхронизируется и отправляет ответ с флагом Agreement
После получения согласия порт переключается в Forwarding
Обеспечивает быструю и согласованную смену топологии
4.3.5 Новый механизм изменения топологии
Только порты, переходящие в Forwarding и не являющиеся граничными, вызывают изменения в топологии
Удаление MAC-адресов с неграничных портов и установка флага Topology Change в BPDU
Распространение изменений быстрее, чем в STP, без ожидания уведомления корневого моста
4.3.6 Стоимость пути в RSTP
Стоимости пути зависят от скорости канала; рекомендации:
10 Мбит/с - 2 000 000
100 Мбит/с - 200 000
1 Гбит/с - 20 000
10 Гбит/с - 2 000
Диапазон варьируется от единиц до сотен миллионов
4.3.7 Совместимость с STP
Автоматическое преобразование BPDU между RSTP и STP
Использование таймера задержки миграции (3 с) для стабилизации режима работы порта
Потеря преимуществ RSTP при работе с STP-устройствами
Администратор должен вмешиваться для смены протокола при удалении устройств