Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Применение коммутаторов в современных сетях передачи информации. Учебно-методическое пособие
.pdf
коммутаторов SW2 и SW4, поэтому он по-прежнему будет передавать BPDU
сообщения со своим ID. Коммутатор SW3 также получает BPDU от
коммутаторов SW2 и SW4 и видит, что его BPDU хуже BPDU от SW2 и SW4,
и кроме этого BPDU от SW2 лучше, чем BPDU от SW4.
На основании этого SW3 начинает транслировать BPDU коммутатора
SW2 через все свои порты кроме того, с которого это BPDU получено
(транслирует через порт fa0/2). Коммутаторы SW2 и SW4 получают от SW1
BPDU сообщение с лучшим ID, чем у них, и поэтому тоже начинают
трансляцию BPDU от SW1 и SW2 через порт fa0/2, SW4 через порт fa0/1. В
течение этого времени коммутатор SW1 не увидел ни одного BPDU
сообщения лучше, чем у него, и пока считает себя корневым, а все свои порты
держит в режиме передачи.
Рис. 4.5. Процесс выбора корневого коммутатора.
Тем временем коммутатор SW3 считал, что BPDU коммутатора SW2
лучше и передавал их через порт fa0/2. Но коммутаторы SW2 и SW4 начали
транслировать BPDUSW1 и эти сообщения приходят на оба порта
коммутатора SW3. Возникает вопрос: каковы действия коммутатора SW3?
41
SW1 - корневой и его порты находятся в состоянии передачи. Порты
fa0/1 SW2 и fa0/2 SW4 - находятся в состоянии передачи, так как получают
BPDU от корневого коммутатора и называются корневыми. Порты fa0/2 SW2
и fa0/1 SW4 также находятся в состоянии передачи, так как лучшее BPDU со
стороны SW3 не пришло. В данной ситуации у коммутатора SW3 может быть
два варианта действий.
1. Стоимость BPDU, приходящей на порты SW3, разная (рис. 4.6).
Коммутатор SW3 определяет, что стоимость BPDU сообщения от
коммутатора SW4, поступающее на порт fa0/2 меньше, чем на порт fa0/1 и,
соответственно, порт fa0/2 становится корневым, а порт fa0/1 отключается.
Таким образом в сегменте сети между коммутаторами SW2 и SW4 порт fa0/2
SW2 становится назначенным.
Рис. 4.6. Процесс выбора отключаемого порта при получении BPDU с разной
стоимостью.
2. Стоимость BPDU, приходящая на порты SW3 одинаковая (рис. 4.7).
В этом случае коммутатор SW3 сравнивает МАС-адреса портов, с
которых непосредственно на него поступают BPDU сообщения, то есть МАС-
42
адреса портов fa0/2 SW2 и fa0/1 SW4. МАС-адрес порта fa0/1 SW4 больше
Скорость
Стоимость
базовая IEEE
модифицированная IEEE
10 Мб/с
100
100
100 Мб/с
10
19
1 Гб/с 1 4
10 Гб/с 1 2
МАС-адреса порта fa0/2 SW2, следовательно, SW3 объявляет свой порт fa0/1
корневым, а порт fa0/2 переводит в состояние блокировки. Порт fa0/1 SW4
становится назначенным для сегмента, соединяющего коммутаторы SW3 и
SW4. Стоимость маршрутов может быть сконфигурирована или можно
использовать значения по умолчанию.
Рис. 4.7. Процесс выбора отключаемого порта при получении BPDU с
одинаковой стоимостью.
В таблице приведены определения стоимости маршрутов по умолчанию.
43
4.3.3. Реакция на изменения в сети.
Топология сети, после того как установится по STP, не изменится до тех
пор, пока не изменится структура физических связей в сети (добавится новая
связь или прервется старая). Корневой коммутатор посылает BPDUhello по
умолчанию каждые 2 секунды. Каждый коммутатор ретранслирует hello,
изменяя стоимость для отражения расстояния до корневого коммутатора. Все
коммутаторы слушают ретранслированные сообщения hello от корневого
коммутатора и таким образом определяют, что этот маршрут до корневого
коммутатора еще работает, так как сообщения hello следуют по тому же
маршруту, что и кадры с данными. Если коммутатор перестает принимать
hello, значит, что-то произошло, и он начинает процесс изменения структуры
дерева связей.
BPDUhello определяют таймеры, используемые всеми коммутаторами, в
процессе выбора структуры дерева.
- HelloTime - период между посылкой BPDUhello корневым коммутатором (по
умолчанию 2).
- MaxAge - время ожидания сообщения hello. По истечении этого времени
коммутатор начинает изменение топологии STP (по умолчанию 20 секунд).
- ForwardDelay - время перехода интерфейса из состояния блокировки
(blocking) в состояние передачи. Порт переходит из состояния блокировки в
состояние прослушивания (listening), затем в состояние изучения (learning) и
только после этого в состояние передачи.
Опишем работу стабильной сети.
1. Корневой коммутатор посылает BPDUhello со стоимостью 0 на все
свои интерфейсы.
2. Каждый коммутатор в сети постоянно ретранслирует BPDUhello,
полученные по корневому порту от корневого коммутатора, увеличивая
стоимость. Чем дальше от корневого коммутатора, тем больше стоимость
BPDUhello.
44
3. Если коммутатор не получает BPDUhello в течение некоторого
времени, то он начинает на это реагировать.
Рассмотрим подобную ситуацию на нашем примере (рис. 4.8).
Рис. 4.8. Изменение топологии STP.
В процессе выполнения алгоритма STP порт fa0/2SW4 находится в
состоянии блокировки. Предположим, что прервалась связь между
коммутаторами SW1 и SW2. Коммутатор SW3 получает BPDU на свой
корневой порт и режим работы не меняет. SW2 перестал получать BPDU через
свой корневой порт и, следовательно, перестал транслировать BPDU на
корневой порт коммутатора SW4. При этом SW4 по-прежнему получает BPDU
через fa0/2 и теперь этот порт становится единственным источником
получения сообщения BPDU. Соответственно он должен быть переведён в
состояние передачи. Коммутатор SW2 получает теперь BPDU на порт fa0/1
через SW4. При этом состояние портов, через которые соединены SW2 и SW4
не меняется, а должно будет измениться состояние порта fa0/2 коммутатора
SW4. Но немедленный переход порта из состояния блокировки в состояние
передачи невозможен. Если бы это произошло немедленно, то может
45
произойти зацикливание кадров в сети. Поэтому существует строгая
последовательность перехода порта из режима блокировки в режим передачи.
Если по истечении максимального времени ожидания hello с корневого
порта не приходит, то порт, находившийся в состоянии блокировки,
переводится в режим прослушивания. Этот режим работы позволяет каждому
устройству подождать, не появится ли новое сообщение hello с лучшими
параметрами.
Следующее состояние - изучение. Этот режим позволяет коммутатору
изучить новые МАС-адреса, не передавая данные для предотвращения
наполнения сети лишними кадрами, пока она не стабилизировалась.
Если используются установки таймеров по умолчанию, то коммутатору
SW3 необходимо 50 секунд для перевода порта fa0/2 в состояние передачи.
Первый таймер MaxAge=20cек. В течение этого времени коммутатор
ожидает поступления BPDUhello через корневой порт. По истечение этого
времени, SW4 переводит порт fa0/2 в состояние прослушивания. Это еще
задержка на 15 секунд. Затем порт переходит в режим изучения для
составления таблицы МАС-адресов на 15 секунд. И только после этого порт
fa0/2 перейдет в режим передачи.
SW4 должен объявить об изменениях в таблицах МАС-адресов через
свой корневой порт соседнему коммутатору. До изменения топологии доступ
к рабочей станции WS4 выполнялся через порт fa0/1 SW4. Теперь WS4 будет
доступна через порт fa0/2. Поэтому коммутатор SW4 посылает специальное
сообщение BPDU, которое называется уведомлением об изменении топологии
на порт fa0/2. Такое уведомление будет послано через MAXAge. Коммутатор
SW3 переместит в соответствие с TCN (TopologyChangeNotification) МАС-
адрес коммутатора SW4 с порта fa0/1 на порт fa0/2. Это перемещение
произойдет до перехода порта fa0/2 SW4 из режима блокировки в режим
передачи, что исключит ошибки при передаче кадров по сети. Коммутатор
SW3 также ретранслирует данное уведомление на свой корневой порт, и его
46
получит корневой коммутатор SW1. SW1 переместит МАС-адрес WS4 с порта
Состояние
Передача
кадров
Формирование таблиц
МАС-адресов
Режим работы
Блокирование
Blocking
нет
нет
установившийся
Прослушивание
Listening
нет
нет
переключение
Изучение
Learning
нет
да
переключение
Передача
Forwarding
да
да
установившийся
fa0/1 в порт fa0/2.
В таблице рассмотрены режимы работы портов и их состояния.
4.3.4. Основные этапы работы STP.
STP исключает избыточные маршруты, используя следующие
механизмы:
1. Интерфейсы всех коммутаторов находятся в одном из двух состояний
- либо в состоянии передачи, либо в состоянии блокировки. При этом все
интерфейсы, находящиеся в состоянии передачи, являются частью
покрывающего дерева.
2. Один из коммутаторов назначается корневым. В процессе выбора
каждый коммутатор считает себя корневым до тех пор, пока не будет выбран
корневой. Все интерфейсы корневого коммутатора находятся в состоянии
передачи.
3. Каждый коммутатор получает BPDUhello от корневого коммутатора.
Порт, на который некорневой коммутатор принимает BPDUhello от корневого,
называется корневым, и он находится в состоянии передачи.
47
4. В каждый сегмент сети поступает BPDU только от одного
коммутатора с наименьшей стоимостью. Порт коммутатора, через который в
сегмент сети поступает BPDU с наименьшей стоимостью, называется
назначенным.
5. Корневой коммутатор посылает BPDUhello через фиксированные
промежутки времени. Все остальные коммутаторы ожидают получения этих
BPDU для подтверждения того, что в сети не произошло никаких изменений.
Все коммутаторы имеют одинаковые значения временных интервалов
получения BPDU.
6. Если коммутатор не получает BPDU через время MaxAge, то он
начинает процедуру изменения топологии STP.
7. Один или несколько коммутаторов могут перевести свои порты из
состояния блокировки в состояние передачи или наоборот.
8. Когда коммутатор переводит порт из режима блокировки в режим
передачи, то это происходит через промежуточное состояние.
9. В состоянии прослушивания коммутатор посылает TCNBPDU по
новому маршруту для модификации неправильных записей МАС-адресов в
других коммутаторах.
10. В состоянии изучения коммутатор строит таблицы МАС-адресов
порта нового маршрута для исключения генерации лишних кадров в сети.
4.4. Дополнительные возможности STP
Технология EtherChannel позволяет избавиться от необходимости
изменения топологии дерева STP в случае, если какая-то связь прерывается, и
поддерживать сеть в постоянной работоспособности. EtherChannel позволяет
создавать транковые соединения между коммутаторами путем дублирования
связей и параллельного подключения от двух до восьми портов. При этом STP
считает такой канал, состоящий из нескольких соединений, как одно
соединение до тех пор, пока хотя бы одна из связей работает. Рассмотрим это
48
на примере схемы, показанной на рис. 4.9. Здесь коммутаторы соединены друг
с другом двумя параллельными связями.
Рис. 4.9. Связь коммутаторов по технологии EtherChannel.
Каждая пара каналов связи сконфигурирована как EtherChannel. При
этом STP рассматривает EtherChannel как один канал связи. Если бы STP
рассматривал параллельные соединения как отдельные связи, то между
каждой парой коммутаторов работало бы только одно соединение, а остальные
были бы заблокированы.
Использование технологии EtherChannel дает следующие
преимущества:
1. Уменьшается время, необходимое на переконфигурацию сети (время
конвергенции), за счет того, что если одно из параллельных соединений между
парой коммутаторов работает, то топология дерева связей не меняется.
2. Транковые соединения по параллельным портам обеспечивают
большую пропускную способность между коммутаторами.
Режим PortFast позволяет переводить порт коммутатора в состояние
передачи немедленно, как только он становится физически активным.
Если мы устанавливаем режим PortFast на порте коммутатора, то к
такому порту нельзя подключать другой коммутатор.
49
Если мы подключаем к этому порту сетевую карту компьютера или
Команда
Описание
spanning-tree vlan vlan-id
root
Команда глобальной конфигурации для
изменения корневого коммутатора
spanning-tree vlan vlan-id
{priority priority}
Команда глобальной конфигурации, которая
изменяет приоритет коммутатора в
определённом VLAN
spanning-tree vlan cost cost
Команда подрежима настройки интерфейса,
которая изменяет стоимость маршрута
channel-group channelgroup-number mode
{auto|desireble|on}
Команда подрежима настройки интерфейса,
которая включает EtherChannel на интерфейсе
маршрутизатор, то порт перейдёт в режим передачи немедленно.
Если же режим PortFast будет выключен, то порт перейдет в режим
передачи только через 50 секунд после подключения к нему устройства
(MAXAge = 20 сек, listening =15 сек, learning = 15 сек).
Если вдруг через порт, настроенный в режиме PortFast, на коммутатор
пришло BPDU от другого коммутатора, то порт автоматически выйдет из
режима PortFast.
4.4.1. Настройка STP.
В коммутаторах CiscoSTP используется по умолчанию. Это позволяет
устанавливать коммутаторы и подключать избыточные линии без негативных
последствий для работы сети. Но, тем не менее, можно изменять некоторые
настройки STP. Можно использовать различные режимы работы STP в разных
VLAN.
Основные команды настройки STP.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]