5

1. Обзор Rapid PVST+

• Rapid PVST+ представляет собой реализацию
RSTP на основе отдельных VLAN. Для каждой
VLAN запускается независимый экземпляр
RSTP.
• На рисунке сеть под управлением RSTP. S1
является корневым мостом с двумя
назначенными портами в состоянии
пересылки. RSTP поддерживает новый тип
порта. Порт F0/3 на коммутаторе S2 является
альтернативным портом в состоянии
отклонения. Отсутствуют порты, работающие
в режиме блокирования. В протоколе RSTP
нет состояния блокирования порта.
Протокол RSTP определяет следующие
состояния портов: отбрасывание, изучение
или пересылка.

2.

• Протокол RSTP ускоряет повторный расчёт протокола spanning-tree в случае изменения
топологии сети 2-го уровня. В правильно настроенной сети RSTP может достичь состояния
сходимости гораздо быстрее, иногда всего за несколько сот миллисекунд. Протокол RSTP
повторно определяет типы портов и их состояния. Если порт настроен альтернативным или
резервным, он может немедленно перейти в состояние пересылки без ожидания
сходимости сети.
• Характеристикb RSTP:
• RSTP является предпочтительным протоколом, позволяющим избежать возникновения
петель 2-го уровня в сети. Многие различия обусловлены проприетарными
усовершенствованиями исходного стандарта 802.1D. Такие усовершенствования, как кадры
BPDU, которые содержат и отправляют данные о ролях портов только соседним
коммутаторам, не требуют дополнительной настройки и, как правило, работают лучше, чем
более ранние проприетарные версии.
• RSTP способен активно подтверждать, что порт может безопасно перейти в состояние
пересылки, при этом не нужно настраивать таймер.

3. Пограничные порты

• Пограничный порт RSTP — это
коммутационный порт, который не
предполагает подключения к другому
коммутатору. После включения он сразу же
переходит в состояние пересылки.
• Характеристики пограничных портов:
• Никогда не будет подключен к коммутатору.
• Немедленно переходит в режим пересылки.
• Функционирует аналогично порту,
настроенному с использованием PortFast.
• Настраивается на коммутаторе с помощью
команды spanning-tree portfast.
• Порты которые могут быть соединены с
другими устройствами коммутации не
должны быть настроены как граничные
порты.

4. Типы каналов

• Тип канала позволяет распределить по категориям каждый порт, участвующий в RSTP на
основе дуплексного режима порта. В зависимости от того, какие устройства подключены к
каждому из портов, можно выделить два различных типа каналов:
• Точка-точка. Порт, работающий в полнодуплексном режиме, обычно подключает
коммутатор к коммутатору и является кандидатом на быстрый переход в состояние
пересылки.
• Общий. Порт, работающий в полудуплексном режиме, соединяет коммутатор с
концентратором, к которому подключено несколько устройств.

5. Настройка PVST+

• Если администратор планирует настроить отдельный коммутатор в качестве корневого
моста, значение приоритета моста необходимо скорректировать таким образом, чтобы оно
было ниже значений приоритета моста для всех остальных коммутаторов в сети. Существует
два различных метода настройки значения приоритета моста для коммутаторов.
• Метод 1
• Для обеспечения получения коммутатором наименьшего значения приоритета моста
используйте команду spanning-tree vlan [vlan-id] root primary в режиме глобальной
настройки. Приоритет коммутатора настраивается с использованием предварительно
определённого значения 24576 или наибольшего значения, кратного 4096, которое меньше
самого низкого значения приоритета моста, обнаруженного в сети.
• Если нужен альтернативный корневой мост, используйте команду spanning-tree vlan [vlan-id]
root secondary режима глобальной настройки. Эта команда задает для коммутатора
предварительно определённое значение приоритета 28672. Таким образом,
альтернативный коммутатор становится корневым мостом в случае отказа основного
корневого моста.

6.

• Коммутатор S1 назначен в качестве
основного корневого моста с помощью
команды spanning-tree vlan 1 root primary, а
коммутатор S2 в качестве вспомогательного
корневого моста с помощью команды
spanning-tree vlan 1 root secondary.
• Метод 2
• Другой способ настройки значения
приоритета моста — использовать команду
режима глобальной настройки spanning-tree
vlan [vlan-id] priority [value]. Эта команда
обеспечивает более тщательный контроль
значения приоритета моста. Значение
приоритета настраивается с шагом в 4096 в
диапазоне от 0 до 61440.
• Коммутатору S3 присвоено значение приоритета моста 24576 с помощью команды spanning-tree
vlan 1 priority 24576.
• Чтобы проверить приоритет моста для коммутатора, используйте команду show spanning-tree.

7. Распределение нагрузки PVST+

• Существуют две сети VLAN (VLAN 10 и VLAN
20), которые настраиваются на этих каналах в
качестве транков. Необходимо настроить S3 в
качестве корневого моста для сети VLAN 20, а
S1 — в качестве корневого моста для сети
VLAN 10.
• Для настройки PVST+ в этом примере
топологии следует выполнить следующие
действия:
• 1. Выберите коммутаторы, которые должны
стать основными и резервными корневыми
мостами для каждой из сетей VLAN.
Например, коммутатор S3 является основным
мостом для сети VLAN 20, а S1 является
резервным мостом для сети VLAN 20.
• 2. Настройте коммутатор основным мостом
для сети VLAN, используя команду spanningtree vlan [number] root primary.
• 3. Настройте коммутатор вспомогательным
мостом для сети VLAN, используя команду
spanning-tree vlan [number] root secondary.

8. Настройка Rapid PVST+

• Команды Rapid PVST+ служат для
управления конфигурацией экземпляров
протокола spanning-tree сети VLAN.
Экземпляр протокола spanning-tree
создается при назначении интерфейса для
сети VLAN и удаляется при перемещении
последнего интерфейса в другую сеть
VLAN.
• Топология на рисунке содержит две сети
VLAN: 10 и 20.
• Для настройки конфигурации Rapid PVST+
требуется только команда режима
глобальной конфигурации spanning-tree
mode rapid-pvst. При определении
настраиваемого интерфейса к допустимым
интерфейсам относятся физические порты,
сети VLAN и агрегированные каналы.

9.

• На рисунке показаны команды Rapid PVST+,
настроенные на S1.
• Команда show spanning-tree vlan 10
используется для отображения конфигурации
протокола spanning-tree для сети VLAN 10 на
коммутаторе S1
• Для идентификатора BID задано значение
приоритета 4096. В выходных данных
утверждение «Spanning tree enabled protocol
rstp» указывает на то, что на S1 запущен Rapid
PVST+. Поскольку S1 является корневым
мостом для сети VLAN 10, все его интерфейсы
являются назначенными портами.
• Как правило, настраивать параметр link-type
«точка-точка» для протокола Rapid PVST+ нет
необходимости. В большинстве случаев
только разница между настройкой PVST+ и
Rapid PVST+ заключается в команде spanningtree mode rapid-pvst.

10. Проблемы настройки STP

• Во многих сетях оптимальная топология STP определяется в рамках проекта сети, после чего
реализуется посредством операций с приоритетом STP и значениями стоимости. Могут
возникать ситуации, когда STP не учитывается в проекте сети и при ее реализации, либо STP
был учтен или реализован до того, как сеть была существенно расширена или изменена. В
таких ситуациях важно уметь анализировать фактическую топологию STP в работающей
сети.
• По большей части устранение неисправностей заключается в сравнении фактического
состояния сети с ее ожидаемым состоянием и выявлении несоответствий, которые
помогают в определении и решении проблемы.

11.

• Команда show spanning-tree без указания
дополнительных параметров предоставляет
краткие сведения о состоянии STP для всех сетей
VLAN, определённых на коммутаторе.
• Используйте команду show spanning-tree vlan
[vlan_id]. чтобы получить данные STP для указанной
сети VLAN.
• В примере выходных данных коммутатора
показаны все три порта в состоянии пересылки
(FWD) и роли этих трех портов (назначенные или
корневые). Все порты, которые блокируются,
отображают на выходе статус «BLK».

12. Последствия сбоя протокола spanning-tree

• Существует два типа сбоев STP. Во-первых, STP может ошибочно блокировать порты, которые должны были
перейти в состояние пересылки. Соединение может быть потеряно для трафика, который в ином случае
нормально проходил бы через этот коммутатор; при этом остальная часть сети не затронута. Во-вторых, STP
может ошибочно блокировать переход одного или нескольких портов в состояние пересылки.
• Заголовок кадра Ethernet не содержит поле TTL, то есть любой кадр, входящий в петлю коммутации,
коммутаторы могут пересылать бесконечно. Единственным исключением являются кадры, адреса
назначения которых записаны в таблицах MAC-адресов коммутаторов. Эти кадры просто пересылаются на
порт, связанный с MAC-адресом, и не поступают в петлю.
• Каковы последствия и соответствующие признаки сбоя STP
• Нагрузка на все каналы в коммутируемой сети LAN быстро повышается по мере того, как все большее число
кадров поступает в петлю. Эта проблема не ограничена каналами, образующими петлю, но также
затрагивает все остальные каналы в коммутируемом домене, поскольку лавинная рассылка кадров
выполняется во всех каналах.
• Если из-за сбоя протокола spanning-tree образовалась петля коммутации, трафик возрастает
экспоненциально. После этого коммутаторы выполняют лавинную рассылку кадров широковещательной
рассылки из нескольких портов. Из-за этого каждый раз при пересылке коммутаторами таких кадров
создается их копия.
• В таблице МАС-адресов коммутатора происходят частые изменения. Если существует петля, то коммутатор
может зарегистрировать поступление кадра с определённым MAC-адресом на один порт, а затем через
долю секунды зарегистрировать поступление кадра с тем же самым MAC-адресом на другой порт. Из-за
этого коммутатор вынужден обновить таблицу MAC-адресов дважды для одного и того же MAC-адреса.

13. Устранение проблемы с протоколом spanning-tree

• Чтобы исправить сбой протокола spanning-tree, можно вручную удалять избыточные каналы
из коммутируемой сети (физически или через конфигурацию), пока из топологии не будут
устранены все петли. В момент разрыва петли нагрузка трафика и ЦП должны резко
снизиться до нормального уровня. Также должно восстановиться подключение к
устройствам.
• Хотя такое вмешательство и восстанавливает подключение к сети, на этом процедура
устранения неполадок не заканчивается. Когда все избыточные каналы удалены из
коммутируемой сети, их следует восстановить.
• Однако, если исходная причина сбоя протокола spanning-tree не устранена, есть
вероятность того, что восстановление избыточных каналов вызовет новый
широковещательный шторм. Перед восстановлением избыточных каналов следует
определить и устранить причину сбоя протокола spanning-tree.