- Giao thức chống vòng lặp chuyển tiếp hiệu quả
a. mơ hình cơ bản một mạng dạng vòng ring sử dụng giao thức rrpp
sử dụng giao thức rrpp
Hình 1 là một mạng dạng vòng ring gồm 4 nút, được chống vịng lặp bằng RRPP. Mơ hình vịng ring có đặc điểm là các nút đấu với nhau thành hình trịn, mỗi nút chỉ có duy nhất 2 cổng đấu nối với 2 nút kề bên trái và phải. RRPP gồm các thành phần cơ bản sau:
+ Master node (nút chủ): Chỉ có một nút duy nhất
trong vịng được cấu hình là chủ. Nút chủ chịu trách nhiệm gửi các bản tin hello để kiểm tra xem vịng đang kín hay hở.
+ Transit node (nút chuyển tiếp): Tất cả các nút
còn lại được cấu hình là nút chuyển tiếp. Nút chuyển tiếp không phát bản tin hello mà chỉ trung chuyển bản tin hello từ nút chủ. Nghĩa là khi nút chuyển tiếp nhận được bản tin hello từ cổng này thì nó sẽ gửi bản tin hello đó ra cổng cịn lại. Mơ hình trên Hình 1 gồm có 1 nút chủ
và 3 nút chuyển tiếp.
+ Primary port (cổng chính) và Secondary port (cổng phụ): Trên nút chủ có 2 cổng đấu nối vào một ring, cổng phát ra bản tin hello gọi là cổng chính và cổng còn lại nhận bản tin hello gọi là cổng phụ. Như vậy bản
tin hello từ cổng chính đi 1 vịng trong ring và quay về cổng phụ. Lưu ý, nút chủ chỉ phát bản tin hello một chiều từ cổng chính sang cổng phụ mà khơng có hướng ngược lại. Trên Hình 1, dấu mũi tên là chiều lưu lượng chứ không phải chiều của bản tin hello.
+ Control VLAN (VLAN điều khiển): Bản tin hello được phát đi trong một mạng cục bộ ảo (VLAN- Virtual Local Area Network) riêng biệt gọi là “VLAN điều khiển”, trong khi tất cả lưu lượng của dữ liệu được truyền trong những VLAN khác. Control VLAN phải được khai báo cho phép trung chuyển (allow trunking) qua tất cả các cổng của tất cả các nút mạng trong vòng ring.
+ Protected VLAN (VLAN được bảo vệ): Lưu lượng
của những dữ liệu cần được RRPP bảo vệ được khai báo trong những VLAN gọi là VLAN được bảo vệ và RRPP chỉ bảo vệ những bản tin lưu lượng này. VLAN được bảo vệ dĩ nhiên phải được khai báo cho phép trung chuyển qua tất cả các cổng của tất cả các nút mạng trong ring.
+ RRPP Domain (miền RRPP): Tập hợp của một “VLAN điều khiển” và những “VLAN được bảo vệ” tạo thành một miền gọi là miền RRPP. Trong Hình 1, 4 nút mạng tham gia vào cùng một miền RRPP. Trên một ring vật lý có thể khai báo nhiều miền RRPP hoạt động cùng lúc, chẳng hạn lưu lượng dịch vụ Internet và lưu lượng dịch vụ IPTV có thể thuộc hai miền RRPP khác nhau, do dãy VLAN của chúng khác nhau. Một nút có thể tham gia vào nhiều miền RRPP khác nhau, một nút có thể đóng vai trị nút Hình 1: Mơ hình mạng dạng vòng ring 4 nút.
CôNG NGHỆ - GIẢI PHÁP
chủ trong miền này và nút chuyển tiếp trong miền khác. b. nguyên lý hoạt động của rrpp - Trạng thái bình thường: Nút chủ ln luôn phát ra bản tin hello với chu kỳ là 1 giây để “kiểm tra sức khỏe” của mạng (health-check).
Bình thường, khơng có điểm nào bị lỗi thì vịng là khép kín, bản tin hello phát ra từ cổng chính sẽ được các nút chuyển tiếp chuyển đi 1 vòng quanh ring và quay về cổng phụ của nút chủ.
Nếu nút chủ nhận được bản tin hello từ cổng phụ, nó hiểu rằng vịng đang kín. Nút chủ sẽ thực hiện chặn lưu lượng ra vào cổng phụ. Lúc này toàn bộ lưu lượng của các nút trong vịng chỉ đi về hướng cổng chính của nút chủ. Do lưu lượng không thể đi qua cổng phụ nên khơng thể xảy ra hiện tượng vịng lặp trong ring, ring được bảo vệ chống vòng lặp.
Nút chủ chỉ chặn những lưu lượng thuộc về VLAN được bảo vệ chứ không chặn lưu lượng của VLAN điều khiển. Vì vậy chỉ lưu lượng dữ liệu mới bị chặn để chống vòng lặp, còn bản tin hello thuộc về VLAN điều khiển nên khơng bị chặn. Một khi nút chủ cịn nhận được bản tin hello thì nó sẽ cịn chặn cổng phụ.
Hình 1 minh họa trạng thái bình thường của vịng. - Trạng thái hở vịng ring:
Khi trong vịng ring có một nút hoặc một kết nối bị lỗi, vòng ring sẽ bị đứt đoạn. Nút chủ sẽ phát hiện ra sự gián đoạn này và nó sẽ thực hiện mở chặn (unblock) cổng phụ. Lúc này lưu lượng của các nút bên trái điểm lỗi sẽ đi về cổng chính của nút chủ, cịn lưu lượng của các nút bên phải điểm lỗi sẽ đi về
cổng phụ. Do đó thơng tin khơng bị gián đoạn (Hình 2).
Nút chủ phát hiện sự gián đoạn trong vòng ring bằng hai cơ chế sau:
+ Nếu kết nối bị lỗi là một kết nối trực tiếp giữa 2 nút (không thơng qua thiết bị truyền dẫn trung gian) thì 2 nút kề bên điểm bị lỗi sẽ lập tức phát hiện ra lỗi vì cổng kết nối giữa chúng bị mất kết nối (down). Chúng sẽ gửi bản tin “mất kết nối- link-down” báo cho nút chủ, bản tin link-down đi theo hướng không bị lỗi nên sẽ đến được nút chủ. Quá trình này gọi là “Thông báo thay đổi trạng thái kết nối”. Thời gian phát hiện ra lỗi sẽ bằng thời gian phát hiện mất kết nối Ethernet, vào khoảng 50ms.
+ Nếu kết nối giữa 2 nút là không trực tiếp mà thông qua một hệ thống truyền dẫn, khi lỗi xảy ra bên trong hệ thống truyền dẫn thì 2 nút sẽ không phát hiện được sự gián đoạn thơng tin vì cổng kết nối giữa chúng khơng bị “down”. Tuy nhiên, lúc này bản tin Hello sẽ không thể đến được cổng phụ và nút chủ sẽ phát hiện ra sự gián đoạn trong vòng từ việc bị mất bản tin hello trong 3 lần liên tiếp. Thời gian phát hiện lỗi lúc này là 3 giây.
Do khi phát hiện ra lỗi thì nút chủ lập tức hành động, khơng có q trình bầu chọn nút nào chiếm quyền điều khiển như trong giao thức xSTP nên thời gian hội tụ của RRPP nhanh hơn xSTP.
- Q trình khơi phục vòng ring bị lỗi:
Khi kết nối bị lỗi được khắc phục, vịng trở thành kín, nút chủ sẽ chặn cổng phụ để tránh vòng lặp, đồng thời gửi bản tin Flush-db cho tất cả các node Hình 2: Trạng thái hở vòng.
CôNG NGHỆ - GIẢI PHÁP