Функции повышения надежности и производительности

Формат BPDU

Формат кадра BPDU протокола RSTP аналогичен формату BPDU протокола STP за исключением следующего:

• поля версии протокола и типа BPDU RSTP содержат значение 2;
• в поле Flag BPDU протокола STP используются только два бита, которые определяют флаги изменения топологии TC и подтверждения TC (TCA). В поле Flag протокола RSTP используются все 8 бит. Бит 1 — флаг изменения топологии (Topology Change), бит 2 — флаг предложения (Proposal), биты 3 и 4 предназначены для кодирования роли порта (Port Role), бит 5 — флаг изучения (Learning), бит 6 — флаг продвижения (Forwarding), бит 7 — флаг соглашения (Agreement), бит 8 — флаг подтверждения TC (Topology Change Acknowledgment).
• кадр BPDU протокола RSTP имеет дополнительное поле Version 1 Length длиной 1 байт. Это поле содержит значение 0000 0000 и показывает, что BPDU не содержит никакой информации протокола STP версии 1.

Быстрый переход в состояние продвижения

Процесс построения связующего дерева у протоколов STP и RSTP одинаков. Однако при работе RSTP порт может перейти в состояние продвижения значительно быстрее, т.к. он больше не зависит от настроек таймеров. Протокол RSTP предоставляет механизм предложений и соглашений, который обеспечивает быстрый переход корневых и назначенных портов в состояние Forwarding, а альтернативных и резервных портов - в состояние Discarding. Для этого протокол RSTP вводит два новых понятия: граничный порт и тип соединения.

Рис. 11.11. Формат кадра BPDU протокола RSTP

Граничным портом (Edge Port) объявляется порт, непосредственно подключенный к сегменту сети, в котором не могут быть созданы петли. Например, порт подключен к рабочей станции, которая может периодически включаться или выключаться и активизировать механизм уведомления об изменении топологии или чтобы избежать распространения вычислений STP по клиентским сетям, с целью повышения безопасности. Граничный порт мгновенно переходит в состояние продвижения, минуя состояния прослушивания и обучения. Граничный порт теряет свой статус и становится обычным портом связующего дерева в том случае, если получит кадр BPDU.

При работе протокола RSTP назначенный порт может выполнять быстрый переход в состояние продвижения в соединениях типа "точка — точка" (Point-to-Point, P2P), т.е. если он подключен только к одному коммутатору.

Порты, удовлетворяющие, по крайней мере, одному из следующих условий, автоматически рассматриваются протоколом RSTP как порты Р2Р:

• порт принадлежит агрегированному каналу связи;
• на порте включена функция автосогласования и она определила работу в полнодуплексном режиме;
• работа в полнодуплексном режиме на порте была настроена вручную администратором сети.

Администратор сети может вручную включать или выключать статусы Edge и P2P либо устанавливать их работу в автоматическом режиме, выполнив соответствующие настройки порта коммутатора.

Рис. 11.12. Граничные порты и порты "точка — точка"

Механизм предложений и соглашений

На рис. 11.13 показан процесс работы механизма предложений и соглашений. Коммутаторы АиВ соединены между собой каналом типа "точка — точка". Предположим, что коммутатор А является корневым мостом сети. Коммутатор А посылает коммутатору В кадр BPDU с установленным флагом Proposal (шаг 1 на рис. 11.12 ), предлагая себя в качестве назначенного моста этого сегмента (BPDU-предложение будет передаваться только в том случае, если порт находится в состоянии Discarding или Learning). После получения предложения коммутатор В выберет в качестве нового корневого порта тот порт, через который этот BPDU был получен (порт р2), и переведет все неграничные порты в заблокированное состояние. Все остальные порты будут синхронизированы с новой информацией, чтобы иметь непротиворечивую информацию о топологии сети.

Порт является синхронизированным "in-sync", если он удовлетворяет следующим критериям:

• он находится в заблокированном состоянии (это состояние Discarding в стабильной топологии);
• он является граничным портом.

Чтобы продемонстрировать действие метода синхронизации на различные типы портов, предположим, что в коммутаторе В имеются граничные порты p3 и р5 и назначенный порт p4. Порты p3 и p5 уже удовлетворяют одному из условий синхронизации. Чтобы находиться в режиме синхронизации (шаг 2 на рис. 11.12 ), коммутатору В необходимо заблокировать порт р4, переведя его в состояние Discarding.

После того, как коммутатор В убедится, что все порты синхронизированы, он разблокирует свой новый корневой порт (шаг 3 на рис. 11.12 ) и отправит через него коммутатору А согласие на предложение. Это сообщение является копией BPDU-предложения, в котором вместо бита Proposal установлен бит Agreement. Благодаря этому порт pi коммутатора А точно знает, какому предложению соответствует полученное согласие.

После этого коммутатор А мгновенно переведет свой назначенный порт р1 в состояние продвижения.

Рис. 11.13. Механизм предложений и соглашений

Находясь в заблокированном состоянии порт р4 коммутатора В начнет отсылать предложения нижележащему коммутатору и пытаться быстро перейти в состояние продвижения (шаг 4 на рис. 11.12 ).