OptiX NGSDH以太网单板RSTP特性专题AWord文件下载.docx
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2.2网管配置21
2.2.1各网元业务配置图23
2.2.2配置过程25
2.2.3查询STP/RSTP运行信息33
3测试指导34
3.1测试仪表34
3.2测试项目34
3.3测试方法34
4故障处理34
4.1故障处理思路34
4.2典型问题处理35
4.2.1案例一:
RSTP端口异常Discarding35
5已知缺陷介绍35
图目录
图1环形网络图7
图2生成树对环形网络处理图8
图3STP端口状态图10
图4RSTP典型组网图21
图5NE1和NE2的单板信息22
图6NE3的单板信息22
图7业务配置图23
图8VB挂接端口配置图29
图9创建VLAN30
图10使能RSTP图133
图11使能RSTP图233
表目录
表1配置BPDU报文格式11
表2TCN报文格式12
表3RSTPBPDU报文格式16
表4STP和RSTP端口状态的对应关系19
表5以太网业务连接关系对照表123
表6以太网业务连接关系对照表224
表7转发过滤表24
表8网桥优先级表25
表9配置STP/RSTP的简要过程25
表10以太网接口基本属性参数说明26
表11以太网接口TAG属性参数说明26
表12以太网LAN业务参数说明28
表13网桥参数说明31
表14端口参数说明32
表15内部端口状态34
关键词:
RSTP
摘要:
RSTP功能是NG-SDH产品支持二层交换功能的数据单板所支持的基本功能,到目前为止各数据单板的RSTP功能的实现方式基本一致。
本文以EMS4/EGS4单板为例,详细的说明了RSTP的产生背景,原理,工作方式,适用场景,配置方法,测试方式以及现有的缺陷。
缩略语清单:
Abbreviations缩略语
Fullspelling英文全名
Chineseexplanation中文解释
RapidSpanningTreeProtocol
快速生成树
参考资料清单:
无
1概述
1.1原理
1.1.1问题的提出
图1环形网络图
对于二层交换,面临的拓扑往往是存在环路的。
以一个完全拓扑为例,如图1所示。
从一个网桥A到另一个网桥B有数条路径,当网桥A发送一条广播或多播报文时,网桥B会收到从网桥A直接发送的报文,网桥C转发的报文,网桥D转发的报文。
随后,网桥B将收到的从网桥C和网桥D分别转发的报文,再次转发到网桥A。
网桥A又可能继续转发这个报文。
上面的例子很明显有如下问题:
1.存在链路冗余,浪费网络资源
2.存在以太网环路,形成网络风暴。
生成树就是为解决这些问题的一种协议。
1.1.2生成树的解决方案
如果将环形网络中适当地阻塞某些端口,最终使拓扑成为树状,每两个网桥之间都只有一条路径,可以解决以上问题。
图1的拓扑结构,经生成树算法处理后,假设得到新的树状拓扑,如图2所示,上面提到的问题可以得到根本解决。
图2中,打叉的地方表示网桥的端口已阻塞;
该端口所连接的链路已不能传送用户数据报文,即图中的虚线。
图2生成树对环形网络处理图
1.1.3生成树的原理
1.基本概念
☞网桥ID
由网桥的优先级和全局唯一的MAC地址组成的编号。
占用64位,其中优先级在高16位,MAC地址在低48位。
整个网桥ID在生成树中也代表优先级,ID越小,在BLAN上的优先级越高。
☞端口号和端口ID
端口ID由端口的优先级和网桥上唯一的端口号组成。
占用16位,其中优先级在高8位,端口号在低8位。
整个端口ID在生成树中也代表优先级,ID越小,在网桥中的优先级越高。
☞Root
桥接LAN上优先级最高的网桥。
BLAN上只有一个root,它是与之相连的每个LAN的指定网桥。
root是一个生成树的运行结果,不是生成树的参数。
☞指定端口
对LAN而言,是向root方向连接,并向root方向收发帧的端口。
每个LAN上有一个指定端口,指定端口是网桥发送CBPDU的端口。
☞指定网桥
指定端口所在的网桥。
每个LAN上有一个指定网桥。
指定端口要拷贝网桥的信息,所以指定网桥的选择要在根端口选择之后。
☞根端口
对网桥而言,是向root方向收发帧的端口。
是记录最佳信息,并作为发送时的信息标准端口。
所有端口都记录收到的更优信息,但只有根端口记录更优配置超时值。
网桥要拷贝根端口记录的信息。
每个网桥上处于Forwarding状态的端口一定是根端口或指定端口。
☞备用端口
处于Enabled状态,但既不是根端口也不是指定端口的端口。
属于拓扑结构的一部分。
☞路径值
判定报文通过网桥端口发送所需开销的衡量标准。
端口速率越大,路径值越小。
☞指定路径值
端口收到root发出的帧,所需的最小开销(cost)。
每个端口都有一个指定路径值。
指定端口的指定路径值是网桥的根路径值。
☞根路径值
root端口的指定路径值与root端口的路径值之和。
网桥有一个根路径值。
☞指定root
认为是root的网桥。
指定root最终只有一个能成为root,即最终所有网桥的指定root都是同一网桥——root。
端口和网桥都有指定root。
指定端口的指定root和网桥的指定root以及根端口的指定root是同一个网桥。
指定root是生成树的一个参数。
2.端口状态
端口有两种基本状态:
Enabled和Disabled。
Enabled又分为四种状态:
Blocking、Listening、Learning和Forwarding。
Disabled(关闭):
在这种状态下,端口不参与拓扑,不转发任何报文。
这种状态可以有Enabled的任何状态转变得到,而由这种状态进入Enabled,必须到Blocking。
由于不是拓扑的一部分,生成树无法控制这种状态,而必须由管理控制。
图3STP端口状态图
Blocking(阻塞):
在这种状态下,端口属于拓扑的一部分,不转发报文。
Listening(侦听):
在这种状态下,端口属于拓扑的一部分,可转发BPDU,丢弃帧,是拓扑生成或转变过程中暂时的一种状态。
Learning(学习):
在这种状态下,端口属于拓扑的一部分,可转发BPDU,丢弃帧,是拓扑生成或转变过程中暂时的一种状态。
Forwarding(转发):
在这种状态下,端口属于拓扑的一部分,可转发帧和BPDU。
通过控制端口的状态,使某些端口最终进入Forwarding或Blocking,凡是存在环路的地方都断开其中的至少一个端口,以避免环路。
这是生成树算法的根本目标。
3.BPDU
生成树使用专用协议数据单元——网桥协议数据单元BPDU(bridgeprotocoldataunit)。
BPDU分为两种:
配置BPDU(CBPDU)和拓扑更改通知BPDU(TCN)。
CBPDU报文用于在各网桥之间相互传递网桥和端口的信息。
在生成拓扑时和回应TCN报文时,都需要发送CBPDU。
TCN报文用来通知父节点拓扑需要更改。
☞CBPDU的格式如下:
表1配置BPDU报文格式
协议ID
1
2
协议版本ID
3
BPDU类型
4
标志组合
5
RootID
6
7
8
9
10
11
12
13
根路径值
14
15
16
17
网桥ID
18
19
20
21
22
23
24
25
端口ID
26
27
消息时限(MessageAge)
28
29
最大时限(MaxAge)
30
31
HelloTime
32
33
传递时延(ForwardDelay)
34
35
☞拓扑更改通知BPDU
表2TCN报文格式
协议标识符
协议版本标识符
4.生成树的计时器
生成树使用六种计时器,包括三个网桥计时器:
Hello计时器、Tc计时器、TCN计时器,以及三种端口计时器Hold计时器、Message计时器、ForwardDelay计时器。
☞MessageAge计时器
仅用于非指定端口。
用来检查网络是否出现失败。
端口有一项MessageAge参数,Root产生CBPDU时,会将这个值清零,并将它放在BPDU中发送。
当端口收到更优CBPDU后,用它修改MessageAge计时器的当前计时值。
端口转发CBPDU时,会将MessageAge加上一个固定的增量。
只有阻塞的端口和root端口才会打开MessageAge计时器。
非指定端口的MessageAge计时器一直处于打开状态,收到优于或等于记录的报文时,将MessageAge计时器的计时值更改为报文的MessageAge。
端口的MessageAge计时器一旦超时,算法将认为拓扑需要重配。
☞Hello计时器
是root使用的计时器。
用来保证root定期产生CBPDU。
在拓扑生成和更改期间,保证拓扑生成;
拓扑稳定后定期发送CBPDU到各网桥,以表示拓扑运行正常。
☞Hold计时器
指定网桥使用的计时器,用来保证两次BPDU发送之间有一个最小时间间隔,不至于过于频繁地发送。
发送CBPDU时把它打开。
当有CBPDU需要发送时,先等待该计时器到期,到期才发送。
如果等待期间又有CBPDU需要发送,新的CBPDU会覆盖旧的CBPDU。
Hold计时器是非定期〔不是定期打开,定期关闭〕计时器,从传送CBPDU时开始计起,到期若没有CBPDU需要传送就关闭了。
☞TopologyChange计时器
root使用的计时器。
在root收到TCN后的一段时间内,收到更优信息,并失去root资格(后需要等待TC时间),才发送TCN。
☞TCN计时器
非root的网桥使用。
当拓扑结构变化或报文age到期,引起发送TCN之后,定期(Hellotime)发送TCN,直到网桥成为root或拓扑更改已认可。
TCN计时器的打开与发送TCN是一一对应的。
☞ForwardDelay计时器
所有处于Listening、Learning状态的端口使用的计时器。
控制Listening-->
Learning和Learning-->
Forwarding的转换。
端口在进入Listening时打开该计时器,计时器到期,自动转换为Learning,并重新打开计时器。
下一次计时器到期,端口自动转换为Forwarding,并停止该计时器。
1.1.4生成树的实现
5.几个判断和选择
☞root端口选择(rootbridge生成仅仅由id决定)
每个网桥都要选择root端口,root端口最多只有一个。
选择方式如下:
首先,必须是Enabled的非指定端口,而且拥有一个比网桥ID更高优先级的指定root参数的端口。
若满足这个条件,那么,指定root优先级最高的端口是root端口。
I.如果有两个以上端口有最高优先级的指定root参数,则这些端口中根路径值最低的端口是root端口。
II.如果有两个以上端口优先级最高,而且根路径值最低的不止一个,则指定网桥ID最小的端口是root端口。
III.如果有两个以上端口满足优先级最高、根路径值最低,且指定网桥ID最小,则最高优先级的指定端口是root端口。
IV.如果以上条件都相同的端口有两个以上,则其中优先级最高的端口是root端口。
其次,如果不能满足这个条件,就认为root端口不存在。
网桥的指定root就是自己。
☞指定端口选择
网桥可能有多个指定端口,也可能没有指定端口。
依次检查以下条件,如果发现符合其中任意一条,就选为指定端口:
a)已经成为指定端口的端口。
b)端口的指定root参数不同于网桥指定root参数的端口。
c)端口的指定路径值大于网桥的根路径值的端口。
d)如果端口的指定路径值等于网桥的根路径值,则端口的指定网桥大于网桥ID的端口。
如果端口的指定路径值等于网桥的根路径值,且端口的指定网桥等于网桥ID,则端口ID小于其指定端口的端口。
☞更优消息判断
是端口收到的CBPDU信息相对于端口所记录的信息而言,
a)如果收到的CBPDU中的root的ID小于端口的指定root的ID时,认为收到更优信息。
否则,
b)如果两个rootID相等,而且CBPDU的根路径值小于端口指定路径,认为收到更优信息。
c)如果以上路径值也相等,而且收到CBPDU中的网桥ID小于端口的指定网桥ID,认为收到更优信息。
如果以上各项都相等,但本网桥的网桥ID不等于端口的指定网桥ID,或收到CBPDU中的端口ID不大于指定端口ID,认为收到更优信息。
☞端口状态选择
对于root端口和指定端口:
如果端口处于Blocking状态,设置为Listening状态,并打开Forward计时器,使端口状态自动向Forwarding状态转换。
对于备用端口:
如果端口没有Disable,就切换到Blocking状态。
Blocking状态和Forwarding状态是可以自动地相互转换的。
将某些端口阻塞,是生成树实现树状拓扑的根本途径。
而当拓扑需要更改时,Blocking状态可以恢复到Forwarding状态,是生成树解决网络故障的一种自动恢复能力。
1.1.5生成树的管理
6.生成树端口的Disable和Enable
由于Disabled状态不属于拓扑的一部分,所以生成树不对Disabled状态和Enabled状态进行自动切换。
这个控制交给管理完成。
某一个端口Disable或Enable后,不仅会对本网桥的各端口状态产生影响,也可能影响到其它网桥的某些端口状态。
7.更改网桥参数
网桥的以下参数是可以更改的:
a)网桥MaxAge;
b)网桥HelloTime;
c)网桥ForwardDelay;
d)网桥优先级。
值得注意的是,各网桥实际使用MaxAge、HelloTime、ForwardDelay都将通过互发CBPDU而得到统一,即只有root的网桥MaxAge、网桥HelloTime、网桥ForwardDelay才真正起作用。
MaxAge是CBPDU的时限。
其值越大,拓扑越稳定,但对拓扑故障的发现速度越慢。
HelloTime是发送BPDU的时间间隔。
其值越大,生成树所占用的网络资源越小,但拓扑的稳定性越差。
ForwardDelay是端口状态从Listening到Lerning,或从Lerning到Forwarding的切换延迟。
其值越大,拓扑的稳定性越好,但建立拓扑的时间越长。
控制网桥优先级是控制root选择的最便捷的方法(未必是最好的方法),因为优先级最高的网桥才可能成为root。
8.更改端口参数
端口的以下参数是可以更改的:
a)端口优先级;
b)端口号;
c)端口路径值;
端口优先级和端口号都是构成端口ID的元素,更改这些值会影响指定端口的选择,也可能影响到root端口的选择。
端口路径值也是影响指定端口的选择、root端口选择的因素。
根据前面选择过程可以看出,它的影响大于端口ID的影响。
1.1.6快速生成树
9.快速生成树的背景
使端口状态能快速切换,缩短拓扑稳定时间,减少业务中断时间。
10.快速生成树与生成树的区别
☞报文格式
表3RSTPBPDU报文格式
Version1Length
36
协议版本ID:
RSTP中取值为00000010,STP中取值为00000000。
BPDU版本:
标志组合:
bit1:
RSTP中,如果是根网桥,则为拓扑更改标志;
如果是非根网桥,则为拓扑更改通知;
注意:
这是RSTP和STP的一个重要区别。
STP中,bit1不区分根网桥和非根网桥,一律为拓扑更改标志。
Bit2:
RSTP中用于指定端口发送的快速切换请求标志,STP中没有使用,取值为0;
Bit3、4:
RSTP中用于端口角色,STP中没有使用,取值为0;
Bit5:
RSTP中用于学习标志,STP中没有使用,取值为0;
Bit6:
RSTP中用于转发标志,STP中没有使用,取值为0;
Bit7:
RSTP中用于根端口发送的对快速切换请求的确认标志,STP中没有使用,取值为0;
bit8:
此比特RSTP和STP相同,都为拓扑更改响应。
Version1Length:
STP中没有这个字节,RSTP中才有。
RSTP中,此字节现在还没有意义,取值为00000000。
☞快速生成树中新增的概念
1.点到点属性:
点到点属性有3种取值:
1、True;
2、False;
3、Auto
自动识别(auto)规则:
读取端口工作模式,如果端口被配置成全双工或经过自协商协商成全双工,则也会将点到点模式设为TRUE。
如果某端口角色为指定端口后,判断其点到点实际属性是否为True,如果为True则发送快速切换请求,如果为False,则不发送快速切换请求;
接受到快速切换请求的端口,如果为根端口,则判断其点到点实际属性是否为True,如果为True则同步本网桥端口后发送快速切换请求响应,如果为False,则不做处理。
2.边缘节点:
边缘节点定义为只与LAN相连的端口。
我们可以设置某端口是否为边缘节点。
当设置某端口为边缘节点后,会根据此端口能否收到BPDU报文来判断此端口是否实际为边缘节点。
当某端口实际为边缘节点且为指定端口时,端口状态可以快速切换。
如果端口实际为边缘节点,则其角色肯定只会为指定端口,因此,这个快速切换只会在端口从不使能设置为使能后使用。
3.Backup端口:
指定端口在本网桥的端口。
4.Alternate端口:
指定端口不在本网桥的端口。
注:
RSTP中端口角色没有阻塞端口。
STP中的阻塞端口在RSTP中被细分为Backup端口和Alternate端口。
☞STP和RSTP端口状态的对应关系
表4STP和RSTP端口状态的对应关系
STPPortState
AdministrativeBridgePortState
MACOperational
RSTPPortState
ActiveTopology(PortRole)
DISABLED
Disabled
FALSE
Discarding
Excluded(Disabled)
Enabled
BLOCKING
TRUE
Excluded(Alternate,Backup)
LISTENING
Included(Root,Designated)
LEARNING
Learning
FORWARDING
Forwarding
☞快速生成树中的快速切换
4.6.6.1快速切换-根端口
该端口最近不是Backup端口(2倍hellotime时间内)的根端口不经延时直接切换到Forwarding状态,同时将网桥中最近是根端口(forwarddelay时间内)的指定端口切换回Discarding状态
4.6.6.2快速切换-指定端口
•属于边缘端口的指定端口不经延时而直接切换到Forwarding状态,
•点到点端口通过握手协议快速切换:
1.点到点指定端口发送快速切换请求
2.点到点根端口收到请求后同步本地端口
3.点到点根端口发送同意快速切换消息
4.点到点指定端口收到根端口的同意消息后快速切换
4.6.6.3快速切换-Backup和Alternate端口
Backup&
Alternate端口不需延时直接切换到Discarding状态。
1.1.7动态过滤数据库的清空规则
RSTP动态过滤数据库清除规则:
1、Alternate、backup端口在拓扑更改时,过滤数据库不需要清空;
2、边缘端口不需要清空;
3、收到拓扑更改消息的根端口、指定端口不需要清空;
4、检测到拓扑更改的根端口、指定端口需要清空;
5、没有收到拓扑更改消息的非边缘指定端口需要清空;
6、端口从根端口指定端口切换为alternate、backup时,需要清空;
对于STP,当拓扑发生变化时,所有端口的动态过滤数据库都会被清除。
1.1.8快速生成树和生成树的兼容
11.RSTP中支持的工作模式
快速生成树中支持两种工作模式:
快速生成树模式和生成树模式。
默认为快速生成树模式。
快速生成树模式中,收发RSTPBPDU,支持RSTP所
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