Хорошо

Коммутация Ethernet - введение протокола STP

228 0 4 0 0

Почему мы используем STP?

Как мы знаем, коммутатор будет транслировать широковещательные пакеты в той же VLAN. Предположим, у нас есть топология сети ниже, все интерфейсы коммутатора назначены VLAN 100:

STP


Рисунок 1: Топология физического цикла сети

 

Если SWB получает широковещательный пакет от ПК, из-за механизма пересылки коммутатора, он будет транслировать пакет на SWA и SWC. SWC будет транслировать пакет, полученный от SWB, в SWA, и транслировать пакет, полученный от SWA, в SWB. Такое же поведение пересылки происходит и с SWA. Наконец, все коммутаторы заняты широковещательной рассылкой пакетов до тех пор, пока не будет израсходована полоса пропускания интерфейсов или ресурс коммутатора. Даже коммутатор может перезапуститься из-за того, что ресурс израсходован.


STP

Рисунок 2: Пересылка широковещательных пакетов в циклической сети

 

Помимо широковещательного шторма, сетевая петля может вызвать сбой в таблице ARP коммутатора. Если компьютер в предыдущей топологии отправляет одноадресный пакет, но узел назначения недоступен в сети. SWB изучает MAC-адрес ПК через интерфейс G0/0/1. Предположим, что SWB пересылает пакет в SWC от G0/0/2, а SWC пересылает пакет в SWA, затем пакет пересылается обратно в SWB, но он получает его от G0/0/3, в этом сценарии SWB обновит таблицу MAC-адресов, свяжет ПК с интерфейсом G0/0/3. При получении следующего пакета от ПК по интерфейсу G0/0/1 SWB снова обновляет таблицу MAC-адресов. В результате таблица MAC-адресов постоянно обновляется.


STP

Рисунок 3: Таблица MAC-адресов, изменяющаяся в замкнутой сети

 

Чтобы запретить петлю, вводится протокол STP.

STP, протокол связующего дерева, разработан для блокировки интерфейса, чтобы сеть больше не формировалась. В отличие от ручного выключения интерфейса, STP не отключает питание интерфейса, а блокирует пересылку пакетов, кроме пакетов STP.

 

Как работает STP?

STP определяет пять состояний переадресации интерфейса, пересылку, обучение, прослушивание, блокировку и отключение, а также три роли интерфейса, назначенный порт, корневой порт и заблокированный порт.


STPТаблица 1: Состояния портов STP


STP

Таблица 2: Роль порта STP

 

Топология дерева должна иметь корень. Как определено в STP, устройство, которое функционирует как корень древовидной сети, называется корневым мостом. Во всей сети STP есть только один корневой мост. Хотя корневой мост не обязательно находится в физическом центре сети, он функционирует как ее логический центр. Корневой мост динамически изменяется в зависимости от топологии сети. После конвергенции сети корневой мост генерирует конфигурационные BPDU и отправляет их другим устройствам через определенные промежутки времени. Другие устройства обрабатывают и пересылают конфигурационные BPDU, чтобы сообщить об изменениях топологии нисходящим устройствам.

BID (идентификатор моста): Согласно IEEE 802.1D, BID состоит из приоритета моста (крайние левые 16 бит) и MAC-адреса моста (крайние правые 48 бит).

PID (идентификатор порта): PID состоит из приоритета порта (крайние левые 4 бита) и номера порта (крайние правые 12 бит).

Стоимость пути: Стоимость пути - это переменная порта, используемая для выбора ссылки. STP рассчитывает стоимость пути, чтобы выбрать надежные ссылки, заблокировать избыточные ссылки и, наконец, урезать сеть в древовидную топологию без петель.

STP выбирает корневой мост на основе BID (идентификатора моста), коммутатор с наименьшим BID выбирается в качестве корневого моста. Весь интерфейс корневого моста обозначен как порт. Для тех коммутаторов, которые подключаются к корневому мосту напрямую, интерфейс, который подключается к корневому мосту, является корневым портом.


STP


Рисунок 4: Выбор STP

 

В приведенной выше топологии SWB является корневым мостом, тогда все интерфейсы SWB будут выбраны как DP (назначенный порт), для SWA и SWC, очевидно, интерфейсы, подключаемые к SWB, являются RP (корневым портом). В локальной сети между SWA и SWC, предположим, что SWC имеет меньший BID, интерфейс SWC будет выбран как DP. Остальной интерфейс будет заблокирован, чтобы предотвратить петлю в сети. Наконец, мы получим логическую топологию сети, как показано ниже:


STP

Рисунок 5: Логическая топология STP

 

Как мы описали ранее, выбор STP потребует сравнения множества параметров. STP использует BPDU (блок данных протокола моста) для передачи этих параметров. Существует два типа BPDU: конфигурационный BPDU и TCN BPDU. Конфигурационный BPDU содержит BID, стоимость пути, PID и т. д. Коммутаторы обмениваются BPDU для выбора корневого моста и назначенного порта. В самом начале все коммутаторы отправляют конфигурационный BPDU для выполнения выбора, пока конвергенция STP завершена, только корневой мост отправляет конфигурационный BPDU, другие коммутаторы отправляют конфигурационный BPDU только при получении конфигурационного BPDU от вышестоящего коммутатора. TCN BPDU используется для уведомления коммутатора об изменении топологии, он генерируется коммутатором, который реализует изменения топологии (обычно выходящий порт запускает генерацию TCN BPDU).

BPDU содержит некоторые важные временные параметры:

Hello time: интервал, через который коммутатор отправляет BPDU. Коммутатор (корневой мост, если конвергенция STP завершена) отправляет BPDU после каждого интервала приветствия, чтобы нисходящий коммутатор мог подтвердить, что устройства восходящего потока работают нормально.

Message Age: общее время BPDU, которое отправляет корневой мост, пока принимающий коммутатор не получит BPDU. Это не учитывается в настоящих часах. Когда BPDU передает коммутатор, возраст сообщения увеличивается на 1.

Max Age: время ожидания BPDU. Когда коммутатор без корневого моста получает BPDU, если возраст сообщения превышает максимальный возраст, он отбрасывает полученный BPDU, иначе он получает BPDU и пересылает его снова.

 


  • x

Комментарий

Выполните вход в систему, чтобы ответить на пост. Вход | Регистрация
Отправить

Внимание! В целях защиты правовых интересов Вас, сообщества и третьих лиц, не публикуйте любой материал, содержащий политические высказывания, порнографию, упоминание азартных игр, употребление наркотиков, а также материал, нарушающий коммерческую тайну или содержащий персональные данные пользователей. Также не предоставляйте данные от вашей учетной записи. Вы будете нести ответственность за все действия, выполняемые под вашим аккаунтом. Подробная информация: “Пользовательское соглашение.”

My Followers

Авторизуйтесь и пользуйтесь всеми преимуществами участника!

Вход

Заблокировать
Вы уверены, что хотите заблокировать этого пользователя?
Пользователи из вашего черного списка не могут комментировать ваши посты, не могут упоминать вас, не могут отправлять личные сообщения.
Напоминание
Пожалуйста, привяжите свой мобильный номер чтобы получить бонус за приглашение.
О защите информации
Благодарим за использование Huawei ICT Club! Мы хотим рассказать вам о том, как мы собираем, используем и храним ваши данные. Пожалуйста, внимательно ознакомьтесь с Политикой конфиденциальности и Пользовательским соглашением.