peredelka38.ru
Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) — это протокол мостового дерева, который используется на сетевых коммутаторах Cisco для обеспечения высокой доступности и безопасности сети. RSTP является улучшенной версией классического протокола STP (Spanning Tree Protocol) и предлагает более быструю и надежную работы сети.
Протокол мостового дерева был разработан для предотвращения петель в сетевой топологии, которые могут возникнуть при наличии избыточных связей между коммутаторами. Петли могут привести к неправильной маршрутизации пакетов, созданию крупных потоков данных и даже сбою сети.
RSTP исправляет недостатки STP, минимизируя время сходимости сети в случае изменения топологии. По сравнению с STP, RSTP предлагает меньшее время пересчета, быструю активацию портов и поддержку различных режимов работы.
- Определение Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
- Принцип работы Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
- Преимущества Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
- Компоненты Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
- Конфигурирование Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
- Пример использования Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) на Cisco коммутаторах
- Как обновляется Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
Определение Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
Основная задача RSTP состоит в построении дерева связей, которое определяет путь, по которому пакеты данных должны перемещаться от источника к назначению. Дерево связей формируется на основе информации о топологии сети и использует алгоритм выбора корневого моста.
RSTP в отличие от предыдущего протокола Spanning Tree Protocol (STP) обладает более быстрым временем восстановления после сбоев в сети. Это достигается за счет основного и резервного порта для каждого коммутатора, а также возможности переключения на резервный путь в случае обнаружения проблем со связью.
В таблице ниже представлены основные термины и их определения, используемые в RSTP:
| Термин | Определение |
|---|---|
| Root Bridge (Корневой мост) | Коммутатор с самым низким значением Bridge ID, который является центральным элементом в дереве связей. |
| Designated Bridge (Выделенный мост) | Коммутатор, выбранный для передачи данных в рамках определенного сегмента сети. У каждого сегмента может быть только один выделенный мост. |
| Designated Port (Выделенный порт) | Порт на коммутаторе, который выбран как наилучший для передачи данных на сегменте сети. |
| Alternate Port (Альтернативный порт) | Порт на коммутаторе, который находится в режиме ожидания и может быть активирован в случае отказа выделенного порта. |
Принцип работы Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
RSTP определяет активный и резервный коммутаторы в сети, которые контролируют процесс принятия решений о построении и поддержании дерева связности. Каждый коммутатор в сети отправляет Bridge Protocol Data Units (BPDU) на все свои порты. BPDU — это информационные пакеты, которые содержат информацию о каждом коммутаторе в сети, его приоритете и идентификаторе моста.
Основные принципы работы RSTP:
- Определение корневого коммутатора: В начале процесса RSTP выбирает один коммутатор в сети в качестве корневого. Все другие коммутаторы становятся его потомками. Корневой коммутатор обладает наименьшим идентификатором моста.
- Определение портов: Каждый коммутатор определяет, какие порты должны быть активными и какие — блокирующими, чтобы избежать возникновения петель в сети. Активные порты могут передавать трафик, а блокирующие порты — нет.
- Обнаружение изменений в топологии: RSTP постоянно мониторит состояние портов и связей в сети для обнаружения изменений в топологии. При обнаружении изменений (например, отключение порта или добавление нового коммутатора), RSTP пересчитывает конфигурацию дерева связности, чтобы оптимизировать передачу трафика.
- Быстрое переключение портов: Одной из главных особенностей RSTP является возможность быстрого переключения портов. Когда активный порт коммутатора неактивен (например, из-за сбоя подключения или отключения), RSTP быстро переключает трафик на другой активный порт, чтобы минимизировать простои в сети.
- Поддержка VLAN: RSTP поддерживает работу с различными VLAN в сети. Каждый VLAN имеет свое собственное дерево связности, что позволяет обеспечить правильную передачу трафика внутри каждого VLAN.
В результате применения RSTP в сети происходит существенное сокращение времени на схождение протокола Spanning Tree Protocol и минимизация петель в сети, что повышает скорость передачи данных и общую устойчивость сети.
Преимущества Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
Протокол RSTP имеет ряд преимуществ по сравнению с его предшественником, протоколом Spanning Tree Protocol (STP). Некоторые из основных преимуществ RSTP включают:
| Быстрая сходимость | RSTP имеет более быструю сходимость в сравнении с STP. Это означает, что после изменения топологии сети, RSTP будет быстрее пересчитывать дерево распространения, что позволяет уменьшить время работы восстановления сети и улучшить общую производительность. |
| Поддержка портов | RSTP поддерживает три типа портов: корневой порт, пересылающий порт и альтернативный порт. Это позволяет эффективнее управлять трафиком и избежать циклов в сети. |
| Автоматическое удаление блокировки порта | RSTP может автоматически удалять блокировку порта, если он больше не нужен для создания петли в топологии сети. Это увеличивает эффективность использования ресурсов коммутатора и упрощает процесс настройки. |
| Поддержка резервных путей | RSTP поддерживает использование резервных путей для обеспечения высокой доступности сети. Если один из путей становится недоступным, RSTP автоматически переключает трафик на альтернативный путь, что позволяет избежать простоев в работе сети. |
Преимущества RSTP делают его более эффективным и надежным протоколом для обеспечения работы сети на Cisco коммутаторах.
Компоненты Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
Протокол Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) на Cisco коммутаторах представляет собой усовершенствованную версию протокола Spanning Tree Protocol (STP), которая позволяет более быстро восстанавливать и поддерживать целостность сети при возникновении сбоев в коммутационной среде.
Основными компонентами RSTP являются:
1. Root Bridge (Корневой мост)
Коммутатор, на котором происходит выбор корневого моста и которым управляет RSTP. Он является основным узлом, от которого рассчитываются пути до остальных коммутаторов в сети.
2. Designated Ports (Назначенные порты)
Порты на коммутаторах, которые выбраны для передачи кадров по основному пути к корневому мосту. Назначенные порты являются активными и участвуют в обмене информацией о сети и обнаружении петель.
3. Alternate Ports (Альтернативные порты)
Порты на коммутаторах, которые не являются назначенными портами и не участвуют в передаче данных, но могут быстро активироваться в случае сбоя основного пути. Они служат вспомогательными путями, которые поддерживаются в резерве для обеспечения надежности сети.
4. Backup Ports (Резервные порты)
Порты на коммутаторах, которые не являются ни назначенными, ни альтернативными портами и не участвуют в передаче данных. Они находятся в пассивном состоянии и готовы вступить в работу только в случае сбоя всех других портов на коммутаторе.
5. Edge Ports (Граничные порты)
Порты на коммутаторах, которые подключены к устройствам, не являющимся коммутаторами, например, к хостам или серверам. Эти порты исключены из работы протокола STP/RSTP и сразу после их включения в сеть считаются активными.
Взаимодействие этих компонентов позволяет протоколу RSTP обеспечивать более высокую скорость сходимости при сбоях в сети и предотвращать появление петель, что делает его незаменимым инструментом в сетях, где требуется высокая доступность.
Конфигурирование Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) позволяет коммутаторам Cisco быстро настраивать и поддерживать дерево протокола связующего дерева (STP), обеспечивая более эффективное пропускание данных и более быстрое восстановление после сбоев.
Для конфигурирования RSTP на Cisco коммутаторах можно выполнить следующие шаги:
- Подключитесь к коммутатору через консольный порт или удаленное подключение.
- Войдите в режим привилегированного доступа командой enable и введите пароль, если это требуется.
- Перейдите в режим глобальной конфигурации командой configure terminal.
- Введите команду spanning-tree mode rapid-pvst для включения RSTP и установки режима PVST+.
- Настройте приоритет корневого моста с помощью команды spanning-tree vlan vlan-id root primary, если требуется определить конкретный коммутатор для этой роли. Вместо vlan-id укажите идентификатор соответствующей VLAN.
- Настройте коммутатор в качестве резервного корневого моста с помощью команды spanning-tree vlan vlan-id root secondary, если требуется определить резервный коммутатор для этой роли. Вместо vlan-id укажите идентификатор соответствующей VLAN.
- Для настройки порта как альтернативного пути на коммутаторе используйте команду spanning-tree vlan vlan-id portfast. Вместо vlan-id укажите идентификатор соответствующей VLAN.
После выполнения этих шагов коммутатор будет настроен для работы с RSTP. Убедитесь, что изменения сохранены с помощью команды write memory или copy running-config startup-config.
Пример использования Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) на Cisco коммутаторах
Коммутационные сети с несколькими коммутаторами часто сталкиваются с проблемой петель. Петли возникают, когда есть несколько путей от одного коммутатора к другому и пакеты могут зациклиться, вызывая непредсказуемое поведение и проблемы с производительностью сети.
Для предотвращения петель и обеспечения безопасной и эффективной коммутации данных существует протокол Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). RSTP является улучшенной версией стандартного Spanning Tree Protocol (STP) и предоставляет более быстрое восстановление сети после сбоев и изменений в топологии сети.
Пример использования RSTP на Cisco коммутаторах:
Шаг 1: Включение RSTP на коммутаторах. На каждом коммутаторе выполняется следующая команда в режиме настройки:
spanning-tree mode rapid-pvst
Шаг 2: Включение автоматического обнаружение изменений в топологии сети. На каждом коммутаторе выполняется следующая команда в режиме настройки:
spanning-tree portfast bpdufilter default
Шаг 3: Настройка портов, которые должны быть включены в RSTP процесс. На каждом коммутаторе выполняется следующая команда в режиме интерфейса:
spanning-tree portfast
Шаг 4: Проверка статуса RSTP. На каждом коммутаторе выполняется следующая команда:
show spanning-tree
Instance ID VLAN ID Name/Roles Port State------------ ------- ----------- -------------- --------0 1 SW1/ROOT Gi0/1 forwarding0 1 SW2/ALT Gi0/1 forwarding
В этом примере два коммутатора, SW1 и SW2, находятся в одной VLAN. Оба порта Gi0/1 коммутаторов находятся в состоянии «передача», что означает, что они являются активными и готовы передавать данные.
Пример использования RSTP на Cisco коммутаторах поможет вам настроить и проверить правильность работы протокола в вашей коммутационной сети. RSTP позволяет предотвращать петли и обеспечивать стабильную и эффективную коммутацию данных в вашей сети.
Как обновляется Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
RSTP использует несколько важных таймеров для обновления своего состояния. Один из таких таймеров — таймер обновления (Hello timer). Каждый коммутатор в сети отправляет простую RSTP-кадрированную фрейм-посылку, известную как Hello, через каждый из его активных портов с определенным интервалом. Эта фрейм-посылка содержит информацию о настройках коммутатора, таких как идентификатор коммутатора и приоритет коммутатора.
Когда коммутатор получает Hello от другого коммутатора, он обновляет информацию о состоянии порта и обновляет счетчик Hello. Если коммутатор не получает Hello от какого-либо порта в течение определенного времени, этот порт считается отключенным или неисправным.
Заметка: Таймер Hello отвечает за быстрое обнаружение портов, которые вышли из строя или были проблемными в сети.
Кроме того, RSTP также использует другой таймер, известный как таймер пересчета (Max Age timer), который контролирует время, в течение которого коммутатор будет держать записи о маршрутизации внутри сети. По истечении этого времени коммутатор удаляет устаревшие записи, чтобы не допустить возможности зацикливания или формирования петель в топологии.
Заметка: Таймер Max Age помогает предотвратить появление возможных петель и поддерживает актуальность состояния коммутатора в топологии.
Таким образом, благодаря таймерам обновления и пересчета, RSTP позволяет действовать гораздо быстрее, чем его предшественник STP, и обновлять состояние портов и информацию о маршрутизации в сети в режиме реального времени.