Прежде чем начать урок, хочу сказать, что на нашем сайте теперь действует система баллов My Points. Заработанные баллы можно потратить на оплату заказов в нашем онлайн-магазине. Баллы можно заработать, участвуя в наших CCNA-тестах, посещая сайт, привлекая новых пользователей и т.д.
Сегодня мы продолжим изучение тем согласно расписанию Cisco и рассмотрим такие вопросы: 1.3b «Выбор корневого свитча STP», 1.4 «Настройка, проверка и неполадки дополнительных функций STP», 1.4a «PortFast» и 1.4b «BPDU guard».
Не зависимо от вида, или версии протокола STP, при его реализации выполняются 3 обязательных шага: выбор корневого свитча, определение наилучшего маршрута к корневому свитчу и блокировка всех остальных маршрутов.
Выбор корневого свитча (по старой терминологии – корневого моста) осуществляется по приоритету, и если вы не знаете, что это такое, то должны посмотреть предыдущий видеоурок, в котором я об этом рассказывал. После того, как один из свитчей будет выбран как Root Bridge, все остальные свитчи будут пытаться найти к нему оптимальный маршрут на основе минимальной стоимости, об этом я тоже говорил в предыдущем видео. Если два маршрута имеют одинаковую стоимость, нужно обратить внимание на Bridge ID, об этом я расскажу позже. Третий шаг заключается в блокировке всех остальных путей, чтобы не допустить образование петель трафика. Рассмотрим эти три шага в действии.
Вы видите на экране типичную сеть из 8 свитчей, где я уже проставил приоритеты всех свитчей, для удобства они имеют одинаковые значения 32769, и MAC-адреса каждого свитча.
Как только эти свитчи включаются в сеть, первое, что они начнут делать – это делиться друг с другом сообщениями BPDU. Свитч А отправит сообщение по трем портам, к которым присоединены свитчи С, Е и B. Получив это сообщение, свитч С подумает: «свитч А имеет лучший Bridge ID, потому что хотя приоритеты у нас одинаковы, А лучше, чем С», и станет считать свитч А корневым. В случае с MAC-адресами выбор всегда выигрывает тот свитч, у которого адрес меньше, в мире STP это значит «лучше».
Далее свитч С вышлет обновление свитчу Е, в котором будет сказано: «корневым свитчем является свитч А, а мой Bridge ID равен 32769: ССС: ССС: ССС». Когда свитч Е получит этот фрейм BPDU, он скажет: «да, действительно, А лучше, чем мой Е», обновит этот BPDU своим Bridge ID и отправит его дальше по сети. Таким образом, через некоторое время все остальные 7 свитчей согласятся с тем, что А является корневым свитчем.
Следующий шаг состоит в том, что все эти свитчи начинают искать кратчайший путь к корневому свитчу. Предположим, все эти устройства соединены с помощью FastEthernet и стоимость каждого порта равна 19. Когда Root Bridge рассылает BPDU, в нем говорится: «я – корневой свитч, и стоимость маршрута ко мне равна 0», то есть рассылает присоединенным к нему свитчам нулевую стоимость маршрута.
Получив это сообщение на порт стоимостью 19, свитч С делает вывод, что стоимость маршрута к корневому свитчу для него составит 0+19= 19. Аналогичным образом поступают свитчи Е и B, получая такую же стоимость портов — 19.
Далее свитч С сообщает свитчу Е, что для него стоимость маршрута до корневого свитча равна 19. Свитч Е, получив этот BPDU на порт, связывающий его со свитчем С, определяет стоимость как сумму 19+19 и получает стоимость маршрута к Root Bridge на этом порту, равную 38. Свитч Е также отсылает BPDU свитчу С, который, получив этот фрейм, определяет стоимость порта со стороны Е тоже равную 38.
Далее свитч Е выбирает наименьшую стоимость двух своих портов, видит, что стоимость 19 лучше, чем стоимость 38, и отсылает фрейм BPDU свитчу F, сообщая, что его стоимость равна 19. Свитч F прибавляет эту стоимость к стоимости своего порта и получает стоимость обеих портов – обращенного к Е и обращенного к B – равную 19+19 = 38.
Постепенно все свитчи вычислят для всех своих портов стоимость маршрута до корневого свитча и выберут свой Root Port. Например, свитч А, сравнив стоимости двух задействованных портов 19 и 38, выберет стоимость 19 и назначит этот порт корневым портом Root Port.
Свитч Е будет сравнивать три задействованных порта со стоимостями 38, 19 и 57 и выберет верхний порт стоимостью 19 в качестве корневого. Свитч F сравнит стоимости двух портов 38 и 38 и увидит, что они равны. В этом случае он начнет сравнивать MAC-адреса свитчей Е и В, выберет лучший, то есть B, и назначит корневым портом порт, обращенный к этому свитчу.
Порт, подсоединенный к корневому свитчу напрямую, обычно становится корневым портом. Здесь могут быть нюансы, потому что в любом случае производится оценка стоимости, и если выбор стоит между портами Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, корневой порт будет выбран на основе минимальной стоимости. Я уже говорил об этом в предыдущем видео, так что не буду повторяться.
Остальные устройства нашей сети тоже произведут расчет стоимости маршрута и выберут свои Root Port, на схеме они обозначены маркером зеленого цвета.
Далее производится выбор назначенного порта Designated Port. Любой из портов свитча может стать назначенным портом, то есть портом, через который будет осуществляться резервная связь с корневым свитчем. Предположим, что канал, соединяющий свитч С с корневым свитчем А, будет поврежден. В этом случае свитч С лишится связи с корневым свитчем, так как утратит единственный связывающий их порт. У корневого свитча все порты — назначенные, находятся в состоянии Forwarding и не могут пребывать в состоянии Blocking, а у остальных свитчей назначенным становится порт, отвечающий за связь данного свитча с сегментом своей сети.
В каждом сегменте сети может быть только один Designated Port и любая часть сети, в которой имеется корневой порт, должна иметь назначенный порт. Эти порты всегда находятся в состоянии Forwarding, и так же, как корневые порты, не могут находиться в состоянии Blocking.
Итак, сначала выбирается Root Port, а затем Designated Port – последние на схеме обозначены голубым цветом. У нас имеется три сегмента сети: это С-Е, F-E и D-G, где остались порты, роль которых никак не обозначена. Обратите внимание, что именно на этих участках сети могут возникнуть петли, поэтому их нужно логически рассоединить. Для этого на одном из концов сегмента должен находиться Blocking Port.
Рассмотрим первый сегмент сети: какой из свитчей должен иметь заблокированный порт – свитч С или свитч В?
Для этого мы должны снова вернуться к стоимости и посмотреть, какой их этих свитчей имеет меньшую стоимость маршрута к корневому свитчу. Так как они оба имеют одинаковую стоимость, мы переходим к сравнению BID. Свитч С имеет меньший, то есть лучший BID, чем Е, то есть его MAC-адрес меньше MAC-адреса свитча Е. Поэтому порт «лучшего» свитча С выбирается в качестве Designated Port, а порт свитча Е становится Blocking Port. При этом совершенно не важно, что напротив назначенного порта находится заблокированный порт, главное, что в этом случае у нас не образуется петли.
Если представить, что у нас есть ещё одно устройство, присоединенное к свитчу, и оба устройства имеют одинаковую стоимость портов и одинаковые Bridge ID, то в этом случае критерием для сравнения становятся номера портов. Порт с меньшим номером становится Designated Port, а порт с большим номером становится Blocking Port.
Итак, существуют 3 критерия выбора назначенного порта: стоимость порта, BID и номер порта.
На втором участке сети Blocking Port выбирается просто: стоимость 38 больше, чем 19, поэтому порт с меньшей стоимостью становится назначенным, а противоположный ему порт блокируется.
На третьем участке порты свитчей D и G имеют одинаковую стоимость 38+19 = 57, но поскольку MAC-адрес свитча D «лучше» адреса G, то его порт становится назначенным, а порт свитча G, соединенный с D, становится Blocking Port.
Напоминаю ещё раз: физически Blocking Port не отключается и продолжает принимать BPDU, он просто блокирует любой трафик для предотвращения петель. Сам заблокированный порт не отсылает BPDU, но продолжает их принимать и просчитывать.
Вот таким образом происходит выбор Root Bridge при реализации процесса STP. Эту схему можно упростить, представив, что заблокированных портов вообще не существует, тогда будет хорошо видно, что при данной топологии не возникает никаких петель трафика. Название «покрывающее дерево» произошло от того, что у нас имеется как бы корень — свитч, от которого отходят ветви – каналы связи с другими устройствами. Если вы посмотрите на Root Bridge как на корень дерева, то увидите, как от него отходят ветви к другим свитчам. Это самый простой способ запомнить, что собой представляет протокол STP.
Далее мы рассмотрим потребности в обеспечении RSTP. Я уже рассказывал об этой ускоренной версии и объяснял, в чем состоит разница между STP и RSTP. Если какой-то порт заблокирован, обычный STP ожидает 10 таймеров hello, что составляет 10х2 с = 20 с, еще по 15 с уходит на режимы Listening и Learning, то есть в целом проходит 50 с до того, как порт перейдет в состояние Forwarding.
Большинство новых устройств загружаются в течение 5-10 секунд. Предположим, вы пришли в офис, включили свой компьютер и не можете залогиниться в сети, потому что свитч, к которому он подсоединен, все ещё не перешел из состояния Blocking в состояние Forwarding. Это проблема, потому что вы можете не понять, в чем истинная причина неполадки.
Для устранения данной проблемы придумали временное легко осуществимое решение, называемое PortFast. Это функция протокола STP, которая позволяет Edged Port — порту с подключенным конечным пользователем сразу перейти к состоянию Forwarding, минуя состояния Listening и Learning.
Крайний порт – это порт, к которому подключено устройство, не отправляющее BPDU. То есть если у вас имеется сеть из 3-х свитчей, то речь идет о тех портах, к которым не подсоединены соседние свитчи. Обычно к Edged Port подключен компьютер или сервер. Поскольку эти порты не принимают BPDU или не должны их принимать технически, их можно превратить в нечто под названием PortFast. Это разработка Cisco, и для включения данной функции на порту свитча нужно использовать простую команду spanning-tree portfast. Фактически эта команда отключает STP на данном порту, который после блокировки сразу переходит в состояние forwarding, минуя переходные состояния.
Проблема состоит в том, что если вместо компьютера подключить к такому порту свитч, это потенциально может создать петлю. Для устранения этой проблемы придумали другую технологию под названием BPDUGuard. Для включения этой функции нужно зайти в настройки интерфейса и ввести команду spanning-tree bpduguard enable. Смысл BPDUGuard состоит в том, чтобы не позволить порту получать BPDU. Технически при получении такого фрейма интерфейс сразу же переходит в состояние error-disabled, то есть отключается.
Он будет находиться в таком состоянии до тех пор, пока сетевой администратор не устранит причину проблемы, например, не отключит свитч, ошибочно подключенный к PortFast. Таким образом, использование функции PortFast делает его быстрее, а использование BPDUGuard предотвращает получение сообщений BPDU и связанное с этим образование петель трафика. Как я сказал, это временные решения, направленные на сокращение времени передачи трафика.
Далее вы видите таблицу, которая показывает отличия протокола STP от RSTP.
Эти протоколы использую разные стандарты IEEE, RSTP имеет меньшее время сходимости – до 21секунды против 50 секунд у STP. Если сеть состоит из свитчей, поддерживающих только RSTP, время сходимости будет равно 0с.
Если свитч RSTP соединен со свитчем STP, он может принимать BPDU в силу обратной совместимости, однако STP не поймет BPDU, посланные ему RSTP. В этом случае время сходимости увеличится до 21 с – суммы трехкратного периода таймера hello и длительности прослушивания Listening.
BPDU протоколов STP и RSTP очень похожи по своему строению, но детальное рассмотрение различий этих фреймов входит в тематику курса CCNA. Важно, что в протоколе RSTP при активации соединения full-duplex (точка/точка) задействуется механизм Proposal/Agreement, служащий для быстрого перехода к состоянию Forwarding.
Предположим, у нас имеются два соединенных друг с другом свитча стандарта RSTP. Первый свитч отсылает второму BPDU и затем блокирует свой порт. Второй свитч получает этот фрейм и сравнивает его информацию со своей таблицей – нет ли в нем информации о лучшей стоимости и лучшем маршруте к корневому свитчу. Если такая информация имеется, второй свитч отвечает первому сообщением Proposal с просьбой открыть для него «лучший» порт, при этом блокируя остальные свои порты. Получив Proposal второго свитча, первый отсылает ему свое согласие Agreement, после чего между этими двумя свитчами немедленно устанавливается связь.
Таким образом, время сходимости в данном случае составит 0 секунд, в отличие от свитчей стандарта STP с показателем сходимости 50 секунд.
Свитч STP имеют 4 состояния, а RST- всего 3, это связано с тем, что состояние RSTP Discarding соответствует двум первым состояниям STP: Blocking и Listening. Остальные состояния одинаковы у обоих протоколов.
Порты STP могут играть три роли: корневой порт Root, порт назначения Designated и заблокированный порт Blocking. RSTP также имеют два первых порта, а заблокированный порт может быть двух видов: Alternate (альтернативный) и Backup (резервный).
Предположим, что в STP у нас есть 3 устройства: свитч А и хаб, к которому подсоединен другой свитч В. Поскольку они соединены через хаб, мы имеем общий сегмент сети. Оба свитча имеют корневые порты RP. По приоритету свитч А имеет Designated Port, а свитч В – Blocking Port.
Если в данной схеме вместо STP используется RSTP, нам нужно будет выбрать, какую роль играет заблокированный порт – альтернативного порта или резервного порта. Если мы выберем роль Alternate, то данный порт сможет принимать BPDU от другого моста, или свитча, то есть в случае отказа Root Port корневого свитча альтернативный порт В примет на себя его обязанности.
Предположим, свитч В соединен двумя линиями с другим хабом. Поскольку у нас появился второй хаб, то у нас появился и второй сегмент сети, в котором тоже должен быть свой Blocking Port. Как я говорил, в случае STP будет выполнено сравнение по стоимости, BID и номеру порта, после чего «меньший» порт станет Designated, а больший – Blocking. Я обозначу второй заблокированный порт свитча В крестиком.
Этот порт не может быть альтернативным, потому что полученный им BPDU будет направлен самому себе на другой Blocking Port. Посмотрев на этот фрейм, свитч скажет: «я получил этот BPDU от самого себя, это значит, что он поступил из одного и того же общего сегмента сети. Я назначу этот порт резервным, потому что он может принимать только те BPDU, которые направлены мной самим». Таким образом, RSTP разделяет порты на альтернативные, способные принимать BPDU от других свитчей, и резервные, способные принимать свои собственные BPDU.
В STP такого нет, потому что порт в обоих случаях будет играть роль Blocking. Я надеюсь, что вы поняли, в чем заключается разница между портами Alternate и Backup.
33:20 мин
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
Автор: ua-hosting.company
