Giao thức STP và RSTP

Giao thức STP và RSTP DT8 Báo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

1 Chủđề9: Spanning tree protocol Nhóm thựchiện: NguyễnTháiNgọc NguyễnVănHòa Lớp: ĐT8- K48. ĐạiHọc Bách Khoa Hà Nội Các vấn đề • Redundant topologies • Spanning – tree protocol 2 Redundant Topologies Độ tin cậycủamạng •Rất nhiềucôngtyvàtổ chức đã phát triểnhoạt động củahọ dựatrênhệ thống mạng máy tính. •Việcthựchiện 100% thời gian hoạt động là không thể khả thi nhưng mục tiêu đặtralà phải đảmbảo được 99.999% thờigianhoạt động. • Độ tin cậycủahệ thống mạng được đảmbảotừ việc trang bị các thiếtbị có độ tin cậy cao đếnviệcthiếtkế các hệ thống dự phòng có khả năng chịulỗi và hộitụ nhanh để vượt qua sự cố. •Mạng có khả năng chịu đượclỗilànhờ có dự phòng. Dự phòng ởđây có nghĩalà chuẩnbị những gì nhiềuhơnmứcbìnhthường. 3 Cấutrúcmạng chuyểnmạch •Hệ thống mạng có thiếtbị dự phòng sẽ có khả năng tồntạicao hơn. •Cấutrúcdự phòng sẽ loạitrừ mô hình một điểmtập trung củasự cố. •Cấutrúcmạng chuyểnmạch có thể gây ra: -Trậnbảoquảng bá. -Chuyển nhiềulượtframe. -Bảng địachỉ MAC không ổn định. Trận bão quảng bá • Các gói tin multicasts và các gói tin quảng bá (broadcasts) là nguyên nhân gây ra các cơnbảoquảng bá trên mạng. • Làm cho hệ thống mạng bị tê liệtmột cách nhanh chóng. 4 Chuyển nhiềulượtframe •Cấutrúcmạng chuyểnmạch dự phòng có thể làm cho thiếtbịđầucuốinhận được nhiều frame trùng lặp nhau. • Làm cho các thiếtbị tốn tài nguyên để xử lý nhiều frame không cầnthiết. Cơ sở dữ liệu địachỉ MAC không ổn định •Cấutrúcmạng chuyểnmạch dự phòng có thể làm cho các switch học đượcnhững thông tin sai vềđịachỉ. • Switch có thể sẽ học đượcmột địachỉ MAC trên một port mà trong khi địachỉ MAC này thậtsự nằm trong port khác. 5 Spanning – Tree Protocol Bridging loop • Trong hệ thống gói lớp2 khôngcótrường TTL, do đónếuframe bị rơi vào vòng lặp lớp2 củacấutrúcmạng chuyểnmạch thì nó sẽ lặp vòng đếnvôtận. • Làm cho hệ thống tiêu tốnbăng thông và dẫn đếntêliệt. 6 Cấutrúcmạng không lặp •Cấutrúcmạng không lặpgọilàcấu trúc cây. •Tương tự cấutrúcsaohay sao mở rộng. Mạng dự phòng và spanning - tree •Thuật toán đượcsử dụng để tạocấu trúc logic không lặplàthuật toán spanning – tree. •Thuật toán này tốnkhánhiềuthời gian để hộitụ. •Mộtthuậttoánmớihơngọilàrapid spanning - tree vớithời gian tính toán cấutrúc logic không vòng lặpngắnhơn. 7 IEEE802.1d • Ethernet bridge và switch có thể triển khai giao thức spanning – tree IEEE802.1d và sử dụng thuật toán spanning – tree để xây dựng cấutrúcmạng ngắnnhất không vòng lặp(loop free shortest path network). • Đường đingắnnhất đượctínhtrêncơ sở tích lũycácgiá trị kếtnối. Các giá trị kếtnối này lạidựatrêntốc độ củakếtnối đó. Spanning – Tree Protocol • Giao thức Spanning – tree phảichọnramột điểm làm gốcgọilàroot bridge. •Cácđường liên kết được xem xét và tính toán để phân nhánh ra tạo thành cấutrúc mạng theo dạng hình cây, bảo đảmrằng chỉ có một đường duy nhất đitừ gốc đếntừng node trong mạng. •Những đường kếtnối nào dư thừa trong cấutrúchìnhcâysẽ bị khóa lại (blocked). 8 BPDU • Giao thức Spanning – tree đòi hỏicácthiếtbị mạng phải trao đổi thông tin với nhau để có thể phát hiệnravònglặp trong mạng.Link nào gây nguy cơ lặpsẽđược đưavào trạng thái khóa. • Thông điệp đượctraođổinàyđượcgọilàBridge Protocol Data Unit (BPDU). •Trêncáckếtnốibị khóa tuy không nhậndữ liệunhưng vẫnnhận các gói BPDU để xác định kếtnối còn hoạt động hay không. •Nếucómộtkếtnốibịđứthay mộtthi ếtbị bị hư hỏng thì cấutrúchìnhcâymớisẽ được tính toán lại. BPDU 9 Chứcnăng của BPDU •Tạoracấutrúchình cây cho mạng. •Lựachọn root switch cho cây. • Tính toán đường đi ngắnnhất tới root switch. •Lựachọn Designated switch. •Lựachọn root port cho mỗi switch không phảilàgốc. •Lựachọn Designated port. •CácNon- designated port sẽđược khóa lại. Spanning - Tree 10 Lựachọn Root bridge • BPDUs chứa thông tin Bridge ID (BID) sẽđượctraođổivới nhau. • BID bao gồm 2 trường đó là giá trịđộưu tiên (Bridge priority) mặc định là 32768 và địachỉ MAC củaswitch đó. •Cóthể lựachọn root switch bằng cách cấu hình cho giá trịđộưu tiên nhỏ hơn giá trị mặc định. •Mặc định các gói BPDU đượcgửi đi 2 giây /1 lần. Các trạng thái Port Spanning - Tree [...]... Spanning – Tree Protocol • Giao thức Rapid Spanning – Tree được định nghĩa trong chuẩn IEEE802.1W Giao thức giải quyết các vấn đề sau: - Làm rõ hơn vai trò và trạng thái của port - Định nghĩa các loại kết nối có thể chuyển nhanh sang trạng thái truyền dữ liệu - Cho phép các switch trong mạng đã hội tụ tự gửi các gói BPDU của nó chứ không chỉ các BPDU của root bridge Trạng thái của RSTP • Trạng thái blocked... loại bỏ sẽ được thay thế cho port đó trong cùng segment 12 RSTP port designation Các dạng kết nối trong RSTP • Các kết nối được phân thành các loại như point-to-point, edge-type, và shared Sự thay đổi này cho phép khi kết nối bị hỏng thì mạng chuyển mạch có thể học được một cách nhanh chóng • Kết nối point-to-point và edge-type sẽ được chuyển vào trạng thái forwarding ngay lập tức • Thời gian hội tụ... port gốc và cũng không được chọn làm port nối vào segment của LAN thì port này sẽ được đưa vào trạng thái khóa.Trạng thái listening kéo dài khoảng 15 giây, gọi là khoảng thời gian chờ chuyển trạng thái ( Forward delay) Learning: Port chưa chuyển gói dữ liệu của user nhưng bắt đầu đọc địa chỉ MAC từ các gói dữ liệu nhận được và xử lý gói BPDU Trạng thái learning cũng kéo dài khoảng 15 giây và cũng được... chỉ MAC và xử lý các gói BPDU Disabled: Trạng thái này là do người quản trị cấu hình hoặc bản thân port không có kết nối hay bị hư Spanning – Tree tính toán lại • Sau khi hệ thống mạng chuyển mạch hội tụ, tất cả các port trên switch và bridge đều ở trạng thái forwarding hoặc blocked • Khi cấu trúc mạng có sự thay đổi, switch và bridge sẽ tính toán lại cấu trúc hình cây và có thể cản trở cho giao thông... point-to-point và edge-type sẽ được chuyển vào trạng thái forwarding ngay lập tức • Thời gian hội tụ sẽ không lâu hơn 15 giây kể từ khi có sự thay đổi 13 Các dạng kết nối trong RSTP Tổng kết • Các yếu tố cơ bản của cấu trúc mạng dự phòng • Lợi ích và nguy cơ của mạng dự phòng • Nguyên lý của Spanning – tree trong các đường dự phòng của mạng chuyển mạch • Các yếu tố cơ bản trong hoạt động của Spanning – tree • . giây. 12 Rapid Spanning – Tree Protocol •Giaothức Rapid Spanning – Tree được định nghĩa trong chuẩn IEEE802.1W. Giao thứcgiảiquyếtcácvấn đề sau: - Làm rõ hơnvaitròvàtrạng thái củaport. - Định nghĩacácloạikếtnốicóthể. các port trên switch và bridge đều ở trạng thái forwarding hoặc blocked. •Khicấutrúcmạng có sự thay đổi, switch và bridge sẽ tính toán lạicấutrúchìnhcây và có thể cảntrở cho giao thông mạng của. cấutrúc logic không vòng lặpngắnhơn. 7 IEEE802.1d • Ethernet bridge và switch có thể triển khai giao thức spanning – tree IEEE802.1d và sử dụng thuật toán spanning – tree để xây dựng cấutrúcmạng ngắnnhất