NetCLI

(T) Wprowadzenie do protokołu STP*

Written by

Robert T Kucharski

in

,

Wprowadzenie do protokołu STP

Wersje protokołu STP

  • Standard 802.1D – Określa podstawową wersję protokołu STP (Spanning-Tree Protocol), zaprojektowaną dla środowiska mostkowego „Bridged Environment” (Protokół ten nie wspiera wirtualnych sieci VLAN).
  • Standard 802.1Q – Określa poprawioną wersję protokołu STP zwaną CST (Common Spanning-Tree Protocol), wprowadzającą wsparcie dla wirtualnych sieci VLAN jak i połączeń Trunk-owych, zgodnie ze standardem 802.1Q.
  • Protokół PVST (Per-VLAN Spanning Tree Protocol) – Określa ulepszoną wersję protokołu STP, tworzącą oddzielne instancje dla każdej z aktywnych sieci VLAN. Ponadto umożliwia wysyłanie wiadomości BPDU poprzez połączenia Trunk-owe enkapsulowane metodą ISL (Nie współpracuje z protokołem CST) (Stanowi własność firmy Cisco).
  • Protokół PVST+ (Per-VLAN Spanning Tree Plus Protocol) – Określa ulepszona wersję protokołu CST, tworzącą oddzielne instancje protokołu STP, dla każdej z aktywnych sieci VLAN. Ponadto umożliwia wysyłanie wiadomości BPDU poprzez połączenia Trunk-owe enkapsulowane metodą ISL tudzież 802.1Q (Współpracuje z protokołem CST jak i PVST).
  • Standard 802.1w – Zwany protokołem RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) zwiększa wydajność protokołu CST, umożliwiając jego szybszą konwergencję w sytuacji zajścia zmian w topologii sieciowej (Np. w przypadku podłączenia nowego urządzenia bądź też awarii jednego z aktywnych interfejsów sieciowych).
  • Protokół PVRST (Per-VLAN Rapid Spanning Tree Protocol) – Określa ulepszona wersję protokołu PVST+, wzbogaconą o funkcjonalność bardziej wydajnego protokołu RSTP (Stanowi połączenie protokołu PVST z protokołem RSTP).
  • Standard 802.1s – Zwany protokołem MST (Multiple Spanning-Tree) umożliwia tworzenie niezależnych grup instancji protokołu RSTP.
Rodzaj protokołu STP Enkapsulacja Trunk Ilość instancji Standard
STP ————— 1 na urządzenie Otwarty 802.1D
CST 802.1Q 1 na urządzenie Otwarty 802.1Q
PVST ISL 1 na sieć VLAN Cisco Proprietary
PVST+ ISL, 802.1Q 1 na sieć VLAN Cisco Proprietary
RSTP 802.1Q 1 na urządzenie Otwarty 802.1w
PVRST ISL, 802.1Q 1 na sieć VLAN Cisco Proprietary
MST 802.1Q Od 1 do 4094 Otwarty 802.1s

Różnice pomiędzy poszczególnymi wersjami protokołu STP

Protokół PVST+ może pełnić rolę translatora ramek BPDU, pomiędzy protokołem CST a protokołem PVST.
Wszelkie odwołania do protokołu STP w poniższych rozdziałach, w rzeczywistości dotyczą ulepszonej wersji CST.

Zagrożenia związane z brakiem protokołu STP

  • Efekt Multiple Frame Transmition – Powoduje duplikację ramek Ethernet-owych przesyłanych przez przełączniki.
  • Burza rozgłoszeni-owa (Broadcast Storm) – Powstaje na skutek zapętlenia ruchu sieciowego pomiędzy przełącznikami.
  • Efekt MAC Table Instability – Powoduje zachodzenie ciągłych zmian w zawartości tablicy „MAC address Table”, wywołanych otrzymywaniem ramek Ethernet-owych z tym samym źródłowym adresem MAC z wielu interfejsów sieciowych jednocześnie (Skutek pętli rozgłoszeni-owej).

Zagadnienia związane z protokołem STP

  • STP Convergence – Określa czas jaki protokół STP potrzebuje, aby uwzględnić zmiany zaszłe w sieci. Licząc od zajścia zmiany a kończąc na przywróceniu pełnej funkcjonalności infrastruktury sieciowej.
  • STA (Spanning-Tree Algorithm) – Algorytm protokołu STP umożliwiający określenie, które interfejsy sieciowe przełącznika winny być blokowane, aby ruch sieciowy nie uległ zapętleniu.
  • Role interfejsów (Interfaces Roles) – Określają status poszczególnych interfejsów sieciowych przełącznika, wskazując czy dany interfejs jest blokowany czy też przepuszcza ruch sieciowy. Ponadto role określają który z interfejsów urządzenia stanowi główną drogę prowadzącą do root-a (Przykładowe role interfejsów „Root port”, „Designated Port”).
  • Stany (States) – Określają stan danego interfejsu (np. „Forwarding” bądź też „Blocking”).
  • Medium Access Delay – Różnica czasowa pomiędzy momentem w którym procesor CPU zdecyduje się wysłać ramkę Ethernet-ową a czasem jej rzeczywistego wysłania (Opuszczenia przełącznika).
  • Bridge Transit Delay – Czas utracony pomiędzy otrzymaniem a wysłaniem ramki Ethernet-owej.
  • Maximum Transmission Halt Delay – Czas potrzebny do skutecznego zablokowania interfejsu sieciowego.
Pierwszymi urządzeniami wykorzystującymi protokół STP były mostki Ethernet (Stąd też wzięła się nazwa Bridge ID).
Przełączniki Cisco mogą pracować w trybie tradycyjnym STP (802.1D), w którym wartość „Bridge Priority” składa się z 16 bitów bądź w trybie rozszerzonym (802.1t) zawierającym 4 bity priorytetu i 12 bitów identyfikatora sieci VLAN.

Elekcja Root-a

Proces elekcji root-a (Root Election)

Proces elekcji root-a jest procesem ciągły, zatem wybranie jednego przełącznika nie wyklucza możliwości przyszłej zmiany.
  1. Wszystkie przełączniki w sieci uznają się root-em, informując o tym inne urządzenia (Za pomocą wiadomości BPDU).
  2. W sytuacji w której lokalny przełącznik otrzyma wiadomość BPDU z niższą wartością Bridge Priority od innego urządzenia, uzna go za root-a (Jeśli wartość Bridge Priority jest równa brana jest pod uwagę wartość Bridge MAC).
  3. Po zakończeniu procesu elekcji, tylko przełącznik pełniący rolę root-a wysyła wiadomości Configuration BPDU do innych urządzeń w odstępach czasowych co 2 sekundy.

Wiadomości BPDU nadawane przez root-a

  • Przełącznik po odebraniu nowej wiadomości BPDU od innego urządzenia, dodaje do niej swoją wartość BID jak i wartość BID urządzenia, które pełni według niego rolę root-a (RID), dodatkowo zwiększając koszt połączenia z root-em (Root Patch Cost), względem interfejsu, z którego nadeszła omawiana wiadomość BPDU.
Wiadomości BPDU są wysyłane na wszystkich interfejsach przełącznika pełniącego rolę root-a co dwie sekundy.

Pozostałe tematy związane z protokołem STP

Comments

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

More posts