Избыточность сети — ключ к обеспечению надёжности сети. Избыточные маршруты обеспечиваются за счёт нескольких физических каналов между устройствами. Таким образом, сеть может продолжать работу даже в случае сбоя одного канала или порта. Также по избыточным каналам можно распределить нагрузку трафика, что позволяет увеличить емкость.
Во избежание возникновения петель 2-го уровня требуется управление несколькими маршрутами. Выбираются оптимальные маршруты, и альтернативный маршрут должен быть незамедлительно доступен в случае сбоя основного маршрута. Протокол STP используется для создания единого пути через сеть 2-го уровня.
В этой главе основное внимание уделяется протоколам, которые используются для управления такими типами избыточности. Кроме того, в главе описываются некоторые возможные проблемы, связанные с избыточностью, а также их признаки.
3.2.1.2 Характеристики протоколов STP
Далее представлены характеристики различных протоколов STP. Выделенные курсивом слова указывают, является ли конкретный протокол STP собственным протоколом Cisco или стандартной реализацией IEEE:
Коммутаторы Cisco под управлением IOS 15.0 или более поздней версии по умолчанию запускают PVST+. Эта версия содержит множество спецификаций IEEE 802.1D-2004, таких как альтернативные порты вместо бывших неназначенных портов. Однако, чтобы использовать протокол RSTP, коммутаторы должны быть явно настроены на быстрый режим связующего дерева.
3.3.3.1 Анализ топологии STP
3.3.3.1 Анализ топологии STP
Для анализа топологии STP выполните следующие действия:
Действие 1. Обнаружение топологии 2-го уровня. Используйте сетевую документацию (если есть) или команду show cdp neighbors для обнаружения топологии 2-го уровня.
Действие 2. После обнаружения топологии 2-го уровня используйте сведения об STP для определения ожидаемого пути 2-го уровня. Необходимо знать, какой коммутатор является корневым мостом.
Действие 3. Чтобы определить, какой коммутатор является корневым мостом, используйте команду show spanning-tree vlan.
Действие 4. Используйте команду show spanning-tree vlan для всех коммутаторов, чтобы выяснить, какие порты находятся в состоянии блокировки или пересылки и подтвердить ожидаемый путь 2-го уровня.
3.4.1.2 Обзор
К проблемам, которые могут возникать в связи с избыточной сетью 2-го уровня, можно отнести широковещательные штормы, нестабильность базы данных MAC-адресов и дублирование кадров одноадресной рассылки. Протокол STP является протоколом 2-го уровня, который обеспечивает наличие единственного логического пути между всеми адресами назначения в сети за счёт намеренного блокирования избыточных путей, которые могут вызвать образование петли.
Протокол STP отправляет кадры BPDU для обмена данными между коммутаторами. Для каждого экземпляра протокола spanning-tree в качестве корневого моста выбирается один коммутатор. Администратор может контролировать такой выбор путем изменения приоритета моста. Чтобы настроить распределение нагрузки протокола spanning-tree по сети VLAN или по группе сетей VLAN в зависимости от используемого протокола STP, можно настроить корневые мосты. Затем STP назначает роль порта каждому участвующему порту, используя значение стоимости пути. Стоимость корневого пути равна сумме стоимостей путей от всех портов к корневому мосту. Стоимость порта автоматически назначается каждому порту. Тем не менее, это значение можно также настроить вручную. Пути с наименьшей стоимостью становятся предпочтительными, а все остальные избыточные пути блокируются.
PVST+ представляет собой конфигурацию IEEE 802.1D по умолчанию на коммутаторах Cisco. Этот протокол запускает один экземпляр STP для каждой сети VLAN. На коммутаторах Cisco для каждой отдельной сети VLAN можно реализовать новую версию протокола STP с более быстрой сходимостью (RSTP) в виде протокола Rapid PVST+. Протокол MST (Multiple Spanning Tree) является реализацией протокола MSTP корпорации Cisco, где один экземпляр протокола spanning-tree используется для определённой группы сетей VLAN. Такие функции, как PortFast и BPDU guard, гарантируют, что узлы в коммутируемой среде будут иметь немедленный доступ к сети без нарушения работы протокола spanning-tree.
Стек коммутаторов позволяет настроить соединение до девяти коммутаторов Catalyst 3750 и представить их в сети как единый объект. STP рассматривает стек коммутаторов как единый коммутатор. Данное дополнительное преимущество помогает обеспечить рекомендуемый IEEE максимальный диаметр, равный семи коммутаторам.
На рисунке показаны три маршрутизатора, соединенные друг с другом магистральными каналами. Коммутатор 1 является корневым мостом для VLAN 10, а коммутатор 3 — корневым мостом для VLAN 20.
Для получения доступа к этому курсу войдите в систему netacad.com.
> По окончании загрузки коммутатор Cisco отправляет блоки BPDU, содержащие его индивидуальный BID и идентификатор корневого коммутатора для сети. По умолчанию, корневой идентификатор, определённый при начальной загрузке, становится идентификатором каждого отдельного коммутатора. После выбора корневого моста определяются состояния портов и маршруты.
Все коммутаторы отправляют BPDU, чтобы объявить себя в качестве корневого моста.
>Чтобы исправить сбой протокола связующего дерева в сети уровня 2, можно удалить все каналы с резервированием из сегмента сети. Это позволит исключить петли в топологии, благодаря чему загрузки трафика и ЦП придут в норму. Следующий шаг — определить причину сбоя STP на каналах с резервированием и исправить эти проблемы перед восстановлением каналов.
Отключение резервных каналов в коммутируемой сети вручную.
Какая роль назначается порту STP коммутационным портом, если нет другого порта с более низкой стоимостью для корневого моста?
Корневой порт — это порт с более экономичным путем к корневому мосту.
> Порт с функцией PortFast немедленно перейдёт из режима блокировки в режим пересылки. Функция PortFast должна настраиваться только на портах коммутатора, к которым подключены конечные устройства, во избежание получения блока BDPU через порт, настроенный с функцией PortFast. Настройка порта с функцией PortFast поддерживает DHCP, поскольку PortFast увеличивает скорость перехода из состояния блокировки в состояние пересылки. Без функции PortFast оконечное устройство может начать отправлять DHCP-запросы до того, как порт перейдет в состояние пересылки.
> После выбора корневого моста каждый коммутатор должен определить лучший путь к корневому мосту из своего расположения. Путь определяется посредством объединения стоимости отдельных портов в направлении пути от каждого порта коммутатора к корневому мосту.
Каждый коммутатор анализирует суммарную стоимость на всех портах вдоль пути до корневого моста, затем использует путь с наименьшей стоимостью.
> Какие состояния порта используются Rapid PVST+? (Выберите три варианта ответа.)
Состояниями портов Rapid PVST+ являются отбрасывание (discarding), изучение (learning) и пересылка (forwarding).
> Во время «широковещательного шторма» коммутаторы пересылают широковещательный трафик через каждый интерфейс, за исключением исходного входного интерфейса. Хотя присоединенный маршрутизатор также получает широковещательный трафик, маршрутизаторы не пересылают широковещательный трафик уровня 2 по умолчанию. Новый трафик, поступающий на коммутатор, будет отброшен коммутатором во время «широковещательного шторма» ввиду невозможности его обработки коммутатором. Во время «широковещательного шторма» коммутаторы не могут автоматически регулировать настройки дуплексного режима. Однако во многих случаях передача данных между оконечными устройствами будет неудачной из-за большой нагрузки, создаваемой широковещательным трафиком. Постоянные изменения в таблице МАС-адресов во время «широковещательного шторма» могут помешать коммутатору пересылать кадры.