فهم وتكوين السرعة الأساسية على محولات Catalyst Switches

المقدمة

يوضح هذا المستند كيفية تكوين العمود الفقري بسرعة. Backbone Fast هي ميزة خاصة من Cisco يمكنها، عند تمكينها على جميع محولات شبكة جسر، حفظ محول حتى 20 ثانية (max_age) عندما يسترد وضعه من فشل إرتباط غير مباشر. بعد مراجعة سريعة لبعض أساسيات بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP)، يمكنك أن ترى سيناريو الفشل الدقيق الذي ينطبق عليه سرعة العمود الرئيسي وكيفية تكوينه لمحولات Catalyst التي تعمل بكل من CatOS و^®Cisco IOS.

المتطلبات الأساسية

المتطلبات

لا توجد متطلبات خاصة لهذا المستند.

المكونات المستخدمة

تستند المعلومات الواردة في هذا المستند إلى إصدارات البرامج والمكونات المادية التالية:

• مادة حفازة 2950 sery مفتاح أن يركض cisco ios برمجية إطلاق 12.1(6)EA2 وفيما بعد

• مادة حفازة 3550 sery مفتاح أن يركض cisco ios برمجية إطلاق 12.1(4)EA1 وفيما بعد

• مادة حفازة 4000 sery مفتاح أن يركض CatOS 5،1(1a) وفيما بعد

• مادة حفازة 4500/4000 sery مفتاح أن يركض cisco ios برمجية إطلاق 12.1(8a)ew وفيما بعد

• مادة حفازة 5500/5000 sery مفتاح أن يركض CatOS صيغة 4.1(1) وفيما بعد

• مادة حفازة 6500/6000 sery مفتاح أن يركض CatOS صيغة 5.1(1)CSX وفيما بعد

• مادة حفازة 6500/6000 sery مفتاح أن يركض cisco ios برمجية إطلاق 12.0-7xe وفيما بعد

وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) وكيفية مقارنتها

يمكن تصنيف وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) بشكل صارم بواسطة الحقول التي تحملها. ومن بين هذه الحقول معرف الجسر الرئيسي وتكلفة المسار إلى الجذر ومعرف جسر المرسل. تعتبر وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) أفضل من وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BDPU) الأخرى لهذه الأسباب:

• عندما يحمل أحد وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) معرف جسر رئيسي أفضل من الآخر. كلما قلت القيمة، كلما كان ذلك أفضل.

• وعندما تكون قيم معرف الجسر الرئيسي متساوية، يكون أفضل من ذلك هو وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الأقل تكلفة مسار إلى الجذر.

• عندما تكون قيم معرف الجسر الرئيسي متساوية والتكاليف الخاصة بالجذر هي نفسها، حينئذ تكون وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) ذات معرف جسر المرسل الأفضل هي الأفضل. كلما قلت القيمة، كلما كان ذلك أفضل.

هناك متغيرات أخرى يمكنها أن تعمل كعامل ربط. ومع ذلك، فكلما كانت وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) أفضل، زاد الوصول إلى أفضل جسر رئيسي.

الجسر الذي يستقبل وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) على منفذ أفضل من المنفذ الذي يرسله، يضع هذا المنفذ في وضع الحظر ما لم يكن هو المنفذ الرئيسي الخاص به. هذا يعني أنه على المقطع المتصل بهذا المنفذ، هناك جسر آخر يكون جسرا مخصصا. يخزن جسر القيمة من ال BPDU على ميناء يرسل ب الحالي يعين جسر.

كيفية إسترداد بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP) من فشل إرتباط غير مباشر

وهذا يوضح كيف يتصرف بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP) عندما يحتاج إلى إعادة الحساب بعد فشل إرتباط غير مباشر، أي عندما يحتاج الجسر إلى تغيير حالة بعض ميناءه بسبب فشل على إرتباط غير مرتبط به مباشرة.

ضع في الاعتبار هذا المخطط، الذي يتضمن ثلاثة محولات R و B و S في مخطط مدمج بالكامل. بافتراض أن R هو الجسر الرئيسي و B هو الجسر الرئيسي للنسخ الاحتياطي. يقوم S بحظر المنفذ الخاص به P و B هو الجسر المخصص للربط L3.

1. إذا أنهار الارتباط L1، فإن المحول B يكتشف الفشل على الفور ويفترض أنه الجذر. وتبدأ بإرسال وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) إلى S وتدعي أنها الجذر الجديد.

2. عندما يستقبل S وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الجديدة هذه من B، فإنه يدرك أنها أقل قيمة من تلك التي تم تخزينها لمنفذ P وتجاهلها.

3. بعد انتهاء صلاحية المؤقت max_age (20 ثانية بشكل افتراضي)، يتم تخزين وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) على S للمنفذ P بعد الإخراج. ينتقل المنفذ مباشرة إلى ميزة "الاستماع" ويبدأ S في إرسال وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الأفضل إلى الطراز B.

4. بمجرد أن يتلقى B وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) من S، يتوقف عن إرسال وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الخاصة بها.

5. ينتقل المنفذ P إلى حالة إعادة التوجيه من خلال حالات الاستماع والتعلم. يستغرق ذلك ضعف قيمة fw_delay، أي 30 ثانية إضافية. يتم بعد ذلك إستعادة الاتصال الكامل.

تطلب الأمر قيمة max_age (20 ثانية) بالإضافة إلى ضعف قيمة fw_delay (2x15 ثانية) للاسترداد من فشل هذا الارتباط غير المباشر. هذه 50 ثانية مع المعلمات الافتراضية. تقترح ميزة السرعة الأساسية حفظ max_age (20 ثانية). ومن أجل القيام بذلك، يتم تقادمه بعد أن يستقبل المنفذ وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) سفلية.

تحسينات سريعة على بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP) القياسي

مع المثال السابق، يبطل بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP) المعلومات التي تصبح خاطئة بسبب فشل إرتباط غير مباشر. ومن أجل القيام بذلك، فإنه ينتظر بشكل سلبي max_age. للتخلص من هذا التأخير الذي يصيب العصر الأقصى، يمكن أن يؤدي إستخدام السرعة الأساسية إلى إجراء تحسينين:

• القدرة على اكتشاف فشل إرتباط غير مباشر في أقرب وقت ممكن. ويتحقق هذا من خلال تعقب وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الأدنى درجة التي يرسلها أي جسر معين عندما يواجه فشلا في الارتباط المباشر.

• آلية تسمح بالتحقق الفوري إذا ما كانت معلومات وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) المخزنة على منفذ ما لا تزال صحيحة. ويتم تنفيذ هذا الإجراء باستخدام وحدة بيانات بروتوكول جديدة (PDU) واستعلام الارتباط الجذر، المشار إليهما في هذا المستند باسم RLQ PDU.

اكتشاف حالات فشل الارتباط غير المباشر

إذا تم تلقي وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) سفلية على منفذ ما من الجسر المعين الخاص بنا، فهذا الجسر قد فقد الجذر ويبدأ في الإعلان عن جذر بمعرف جسر أعلى، وهو جذر أسوأ من الجذر الخاص بنا.

والسلوك المعتاد فيما يتعلق بمواصفات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات هو ببساطة تجاهل أي وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) دنيا. يستخدم Backbone Fast هذه المحركات لأنه حالما يتم إستقبال واحدة، من المؤكد أن فشلا قد حدث على المسار إلى الجذر وأنه يجب أن تخرج العمر عن منفذ واحد على الأقل.

ملاحظة: يمكن أن يحدث فشل إرتباط غير مباشر دون أي إنشاء BPDU أقل قيمة في الشبكة. ببساطة أضفت صرة في السابق رسم بياني:

يحدث فشل الارتباط بين الجسر الرئيسي R والموزع. ولا يكتشف "ب" أن الارتباط يقل وينتظر max_age قبل أن يدعي أنه الجذر الجديد. تذكر أن الآلية تعمل فقط إذا اكتشف جسر فشل رابط مباشر.

تتبع وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) السفلية التي يتم إرسالها بواسطة الجسر المعين فقط. بما أن هذا ال BPDU أن يكون خزنت على الميناء. على سبيل المثال، إذا بدأ الجسر المدخل حديثا في إرسال BPDU سفلي، هو لا يبدأ الأساسي سرعة سمة.

الرد على حالات فشل الارتباط غير المباشر

عند اكتشاف وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) سفلية على منفذ غير مخصص، يتم تشغيل المرحلة الثانية من سرعة العمود الفقري. وبدلا من الانتظار بشكل سلبي حتى الوصول إلى الحد الأقصى_العمر لقطع المنافذ التي يمكن أن تتأثر بهذا الفشل، يتم تقديم طريقة إستباقية لاختبار هذه المنافذ على الفور من خلال وحدة بيانات بروتوكول الجسر (PDU) الخاصة بالترددات اللاسلكية (RLQ). يتم إستخدام RLQ لتحقيق نوع من إختبار الاتصال للجذر على منفذ غير محدد ويتم السماح به لتأكيد ما إذا كانت وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) المخزنة على منفذ ما لا تزال صالحة أو تحتاج إلى التخلص منها.

عند إستلام وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) سفلية من جسر معين، قم بإرسال وحدة بيانات بروتوكول الجسر (RLQ) على جميع المنافذ غير المخصصة باستثناء المنفذ الذي إستلمت فيه وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الأقل قيمة والمنافذ ذاتية التشغيل. هذا in order to فحصت أن أنت بعد تسمع من الجذر على ميناء حيث أنت تستعمل أن يستلم BPDUs. استثنيت الميناء حيث أنت إستلمت BPDU أدنى لأن أنت بالفعل تعلم أن هو عانى من فشل، faire self-locle وميناء يعين ليس مفيد، بما أن هم لا يؤدي إلى الجذر.

عند إستلام إستجابة RLQ على منفذ ما، إذا كانت الإجابة سالبة، فقد المنفذ الاتصال بالجذر ويمكنك التخلص من وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الخاصة به. علاوة على ذلك، إذا تلقت جميع المنافذ غير المعينة الأخرى إجابة سلبية، فإن الجسر بالكامل يفقد الجذر ويمكن أن يبدأ حساب STP من البداية.

إذا أكدت الإجابة أنه لا يزال بإمكانك الوصول إلى الجسر الرئيسي عبر هذا المنفذ، فيمكنك فورا الخروج من المنفذ الذي قمنا باستلام وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الأقل قيمة عليه في البداية.

في هذا المثال، المنافذ A و B و D و E هي منافذ غير مخصصة للمحول S. A هو المنفذ الرئيسي بينما يتم حظر المنافذ الأخرى. عندما يتلقى E وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) سفلية (1)، يبدأ العمل بسرعة كبيرة لتسريع إعادة حساب بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP).

قم بإرسال طلب RLQ، الذي يبحث عن الجذر R على جميع المنافذ غير المعينة ولكن E (2). تحدد الردود الجذر الذي يمكن الوصول إليه عبر هذه المنافذ. تحدد إستجابة RLQ التي يتلقاها D أن D فقد مساره إلى العمر الجذري R. خرجت وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الخاصة به فورا (3). يتلقى ميناء A و B تأكيد أن هم مازالوا يتلقون مسار إلى R (4). لذلك، بما أن المحول S لا يزال لديه اتصال بالجذر، فيقدم على الفور المنفذ E ويشغل وظيفته مع قواعد STP العادية (5).

في حالة ما إذا كان المحول يتلقى فقط استجابات ذات جذر مختلف عن R، فعليك إعتبار الجذر كمفقود وأعد تشغيل حساب بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP) من البداية فورا. لاحظ أن هذه الحالة يحدث أيضا عندما يكون المنفذ الوحيد غير المعين (وغير المثبت ذاتيا) على الجسر هو المنفذ الرئيسي وأنت تستلم BPDU أدنى على هذا المنفذ.

PDU لاستعلام الارتباط الجذر

إن الشكلين من RLQs هي طلبات RLQ واستجابات RLQ.

ال RLQ أرسلت طلب على ميناء حيث أنت عادة تستلم BPDUs، in order to فحصت أن أنت بعد ربطت إلى الجذر من خلال هذا ميناء. حدد في الطلب أي جسر هو الجذر الخاص بك وستعود إستجابة RLQ في نهاية المطاف مع جسر رئيسي يمكن الوصول إليه من خلال هذا المنفذ. إذا كان كل من الجذر واحد، فإن التواصل لا يزال حيا، وإلا فإنه يضيع.

يستجيب الجسر الذي يستلم طلب RLQ على الفور إذا كان يعلم أنه فقد الاتصال بالجذر الذي تم الاستعلام عنه لأنه يحتوي على جسر رئيسي مختلف عن الجسر المحدد في استعلام RLQ، وإذا كان هو الجذر.

وإذا لم تكن هذه هي الحالة، فإنها تعيد توجيه الاستعلام نحو الجذر من خلال المنفذ الجذري الخاص به.

يتم تدفق استجابات RLQ على المنافذ المخصصة. يضع مرسل طلب RLQ معرف الجسر الخاص به في وحدة بيانات بروتوكول الجسر (PDU). هذا لضمان أنه عندما يستلم ردا على استعلامه الخاص، فإنه لا يغمر الاستجابة على المنافذ المخصصة له.

يتلقى ال RLQ PDU ال نفسه ربط بنية بما أن عادي STP BPDU. يكمن الاختلاف الوحيد في إستخدام عنواني SNAP مختلفين محددين من Cisco: واحد للطلب وواحد للرد.

تنسيق BPDU القياسي هذا:

دا	سعد	طول	DSAP	SSAP	CNTL	انطباق	PDU

حقل PDU:

معرف البروتوكول	الإصدار	نوع الرسالة	العلامات	معرف الجذر	تكلفة المسار الجذري
معرف المرسل	معرف المنفذ	عمر الرسالة	الحد الأقصى للعمر	وقت مرحبا	تأخير إعادة التوجيه

نوع الرسالة المستخدم في وحدة بيانات بروتوكول الجسر (PDU) مختلف أيضا عن وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) القياسية.

الحقول الوحيدة المستخدمة هي معرف الجذر ومعرف جسر المرسل.

يلزم تكوين هذه الميزة الخاصة ب Cisco على جميع المحولات في الشبكة لمعالجة وحدات توزيع الطاقة (PDUs) هذه.

مثال سيناريو مع تمكين ميزة Backbone Fast

ويستند هذا السيناريو إلى المثال الأول، ولكن، هذه المرة مع تمكين سرعة العمود الفقري على المحولات الثلاثة.

1. المرحلة الأولى هي نفسها تماما كما تم توضيحها سابقا.

2. بمجرد أن يستقبل S وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الأدنى من B، يبدأ في إعادة تأكيد المنافذ غير المعينة الخاصة به بدلا من الانتظار max_age. وهو يرسل استعلام RLQ على المنفذ الرئيسي الخاص به لجسر الجذر R.

3. يستقبل Root Bridge R الاستعلام ويستجيب فورا باستجابة RLQ التي تحدد وجود جذر R في ذلك الإتجاه.

4. لقد قام ٪s الآن بالتحقق من جميع المنافذ غير المعينة الخاصة به، ولا يزال لديه اتصال بالجذر. ويمكن بعد ذلك تحديد عمر المعلومات المخزنة على عمليات انتقال P. P الخاصة بالمنفذ للاستماع وبدء إرسال وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs). في تلك المرحلة، تكون قد قمت بالفعل بحفظ max_age seconds، ويتم تطبيق خوارزمية الشجرة المتفرعة (STA) القياسية حينئذ.

5. يستلم B أفضل BPDU من S (R جذر أفضل من B) ويضع في الاعتبار الآن المنافذ التي تؤدي إلى L3 كمنفذ جذر.

تكوين السرعة الأساسية لنظام التشغيل CatOS و Cisco IOS

عند الاستخدام، يجب تمكين السرعة الأساسية على جميع المحولات في الشبكة نظرا لأن السرعة الأساسية تتطلب إستخدام آلية طلب ورد RLQ لإعلام المحولات باستقرار المسار الجذري. يكون بروتوكول RLQ نشطا فقط عند تمكين السرعة الأساسية على محول ما. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تواجه الشبكة أيضا مشاكل مع فيضان RLQ، إذا لم يتم تمكين السرعة الأساسية على جميع المحولات. بشكل افتراضي، يتم تعطيل سرعة العمود الفقري.

لا يساند الأساسي سريع على مادة حفازة 2900xl و 3500xl مفتاح. بصفة عامة، يحتاج أنت أن يمكن أساسي سريع إن المفتاح مجال يحتوي هذا مفتاح بالإضافة إلى آخر يساند مادة حفازة مفتاح. عند تنفيذ سرعة شبكة أساسية في البيئات التي تحتوي على محولات XL، تحت المخططات الصارمة، يمكنك تمكين الميزة حيث يكون محول XL هو المحول الأخير في السطر ويتم توصيله بالقلب فقط في مكانين. لا تقم بتنفيذ هذه الميزة إذا كانت بنية محولات XL في وضع سلسلة متسلسلة.

لا تحتاج إلى تكوين سرعة العمود الفقري باستخدام RSTP أو IEEE 802.1w لأن الآلية يتم تضمينها بشكل طبيعي ويتم تمكينها تلقائيا في RSTP. لمزيد من المعلومات حول RSTP أو IEEE 802.1w، ارجع إلى الشجرة المتفرعة من PVST+ إلى مثال تكوين ترحيل PVST السريع.

تكوين CatOS

لمادة حفازة 4000، 5000، و 6000 sery مفتاح أن يركض CatOS، استعملت هذا أمر in order to مكنت أساسي سريع بشكل عام لكل ميناء وأن يدقق التشكيل.

Console> (enable) set spantree backbonefast enable
Backbonefast enabled for all VLANs
Console> (enable) show spantree backbonefast 

! This command show that the backbonefast feature is enabled.

Backbonefast is enabled.
Console> (enable)

لعرض إحصائيات أساسية سريعة:

Console> (enable) show spantree summary
Summary of connected spanning tree ports by vlan
Uplinkfast disabled for bridge.
Backbonefast enabled for bridge.  
Vlan  Blocking Listening Learning Forwarding STP Active
----- -------- --------- -------- ---------- ----------
 1      0        0          0         1         1

      Blocking Listening Learning Forwarding STP Active
----- -------- --------- -------- ---------- ----------
Total   0        0         0        1           1

BackboneFast statistics 

! The show spantree summary command displays all backbonefast statistics.

-----------------------
Number of inferior BPDUs received (all VLANs): 0
Number of RLQ req PDUs received (all VLANs): 0
Number of RLQ res PDUs received (all VLANs): 0
Number of RLQ req PDUs transmitted (all VLANs): 0
Number of RLQ res PDUs transmitted (all VLANs): 0    
Console> (enable)

تكوين Cisco IOS

بالنسبة لمحولات Catalyst التي تعمل ببرنامج Cisco IOS Software، أستخدم هذه الأوامر لتمكين سرعة المحول الرئيسي بشكل عام لجميع الواجهات.

CAT-IOS# configure terminal
CAT-IOS(config)# spanning-tree backbonefast
CAT-IOS(config)# end
CAT-IOS#

للتحقق من تمكين سرعة العمود الفقري ولإظهار الإحصائيات:

CAT-IOS# show spanning-tree backbonefast

BackboneFast         is enabled

BackboneFast statistics
-----------------------
Number of transition via backboneFast (all VLANs)           : 0
Number of inferior BPDUs received (all VLANs)               : 0
Number of RLQ request PDUs received (all VLANs)             : 0
Number of RLQ response PDUs received (all VLANs)            : 0
Number of RLQ request PDUs sent (all VLANs)                 : 0
Number of RLQ response PDUs sent (all VLANs)                : 0
CAT-IOS#

معلومات ذات صلة

• استخدام PortFast وأوامر أخرى لإصلاح تأخير اتصال بدء تشغيل محطة العمل
• فهم ميزة Cisco Uplinkfast وتكوينها
• تحسينات بروتوكول الشجرة الممتدة باستخدام ميزات اكتشاف انحراف وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) وحماية التكرار الحلقي.
• تعزيز حماية وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) لميزة PortFast للشجرة الممتدة
• مثال على تكوين الترحيل من PVST+ إلى Rapid-PVST في إطار بروتوكول الشجرة الممتدة (Spanning Tree)
• بروتوكول الشجرة الممتدة - دعم التقنية
• المحولات - دعم المنتج
• تبديل الشبكة المحلية (LAN) - دعم التقنية
• الدعم التقني والمستندات - Cisco Systems