فَهْم بروتوكول شجرة الامتداد السريع (802.1w)

المقدمة

يصف هذا المستند معلومات حول التحسينات التي تمت إضافتها من قبل RSTP إلى معيار 802.1D السابق.

الخلفية

تم تصميم معيار بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP) 802.1D في وقت اعتبر فيه إسترداد الاتصال بعد انقطاع دام دقيقة أو أكثر أداء كافيا. ومع ظهور تحويل الطبقة 3 في بيئات شبكات LAN، يتنافس الجسر الآن مع الحلول الموجهة حيث تكون البروتوكولات، مثل فتح أقصر مسار أولا (OSPF) وبروتوكول التوجيه المحسن للعبارة الداخلية (EIGRP)، قادرة على توفير مسار بديل في وقت أقل.

حسنت Cisco مواصفات 802.1D الأصلية بميزات، مثل الوصلة السريعة، والسرعة الأساسية، وسرعة المنفذ لتسريع وقت تقارب الشبكة التي يتم ربطها. والعيب في ذلك هو أن هذه الآليات خاصة وتحتاج إلى تكوين إضافي.

يمكن إعتبار بروتوكول شجرة الامتداد السريع (RSTP؛ IEEE 802.1w) بمثابة تطور لمعيار 802.1D أكثر من كونه ثورة. تبقى المصطلحات 802.1D هي نفسها في المقام الأول. تم ترك معظم المعلمات دون تغيير، لذلك يمكن للمستخدمين المعتادين على معيار 802.1D تهيئة البروتوكول الجديد بسهولة تامة. في معظم الحالات، يعمل بروتوكول الشجرة المتفرعة (RSTP) بشكل أفضل من الملحقات الخاصة بسيسكو دون أي تكوين إضافي. كما يمكن للطراز 802.1w العودة إلى معيار 802.1D للتفاعل مع الجسور القديمة، لكل منفذ. وهذا يسقط الفوائد التي تقدمها.

يتضمن الإصدار الجديد من معايير 802. 1D القياسية و IEEE 802. 1D-2004 معياري IEEE 802. 1t-2001 و IEEE 802. 1w.

دعم RSTP في محولات Catalyst

يوضح هذا الجدول دعم RSTP في بعض عائلات محولات Catalyst، والحد الأدنى للبرامج المطلوبة لذلك الدعم.

منصة Catalyst	MST مع/ RSTP	RPVST+ (المعروف أيضا باسم PVRST+)
مادة حفازة 2900 xl / 3500 xl	غير متوفر.	غير متوفر.
Catalyst 2940	12.1(20)EA2	12.1(20)EA2
Catalyst 2950/2955/3550	12.1(9)EA1	12٫1(13)EA1
Catalyst 2970/3750	12٫1(14)EA1	12٫1(14)EA1
Catalyst 3560	12٫1(19)EA1	12٫1(19)EA1
مترو Catalyst 3750	12.1(14)AX	12.1(14)AX
مادة حفازة 2948g-l3/4908g-l3	غير متوفر.	غير متوفر.
مادة حفازة 4000/4500 (cisco ios ®)	12.1(12c)ew	12.1(19)ew
Catalyst 6000/6500 (Cisco IOS)	12.1(11b)EX و 12.1(13)E و 12.2(14)SX	12٫1(13)E
Catalyst 8500	غير متوفر.	غير متوفر.

دول المنافذ الجديدة وأدوار المنافذ

يتم تحديد المحول 802.1D في دول المنافذ الخمس المختلفة التالية:

• معطل

• إصغاء

• تعلم

• معوقونا

• إعادة توجيه

راجع الجدول في قسم دول المنفذ في هذا المستند للحصول على مزيد من المعلومات حول حالات المنفذ.

تكون حالة المنفذ مختلطة، سواء تقوم بحظر حركة المرور أو إعادة توجيهها، والدور الذي يقوم به في المخطط النشط (المنفذ الجذري، المنفذ المعين، وما إلى ذلك). على سبيل المثال، من وجهة نظر عملياتية، لا يوجد فرق بين ميناء في حالة الحظر وميناء في حالة الاستماع. تجاهل كلا من الإطارات ولا تتعلم عناوين MAC. يكمن الاختلاف الحقيقي في الدور الذي تعينه الشجرة المتفرعة للمنفذ. يمكن الافتراض بأمان أن منفذ الاستماع إما معين أو جذر وهو في طريقه إلى حالة إعادة التوجيه. لسوء الحظ، ما إن يتم إعادة التوجيه دولة، فلا توجد طريقة لاستنتاج ما إذا كان المنفذ الجذري أو المعين من دولة المنفذ. ويساهم ذلك في إظهار فشل هذا المصطلح المستند إلى الدولة. يقوم RSTP بفصل دور وحالة المنفذ لمعالجة هذه المشكلة.

دول الميناء

ولم يبق في بروتوكول الشجرة المتفرعة (RSTP) سوى ثلاث دول مرفئية تتوافق مع الحالات التشغيلية الثلاث الممكنة. يتم دمج حالات تعطيل 802.1D والحجب والاستماع في حالة تجاهل فريدة بقدرة 802.1w.

دولة المنفذ STP (802.1D)	حالة المنفذ RSTP (802.1w)	هل يتم تضمين المنفذ في المخطط النشط؟	هل المنفذ يعلم عناوين MAC؟
معطل	تجاهل	لا	لا
معوقونا	تجاهل	لا	لا
إصغاء	تجاهل	نعم	لا
تعلم	تعلم	نعم	نعم
إعادة توجيه	إعادة توجيه	نعم	نعم

أدوار المنفذ

دور المنفذ الآن متغير تم تعيينه على منفذ معين. يبقى المنفذ الجذري وأدوار المنفذ المعين، بينما يتم تقسيم دور منفذ الحظر إلى أدوار المنفذ الاحتياطي والبديل. تحدد خوارزمية الشجرة المتفرعة (STA) دور منفذ ما، استنادا إلى وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs). ولتبسيط الأمور، فإن الشيء الذي يتعين علينا أن نتذكره عن وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) هو أنه توجد دوما طريقة لمقارنة أي من هذه الوحدات وتقرير ما إذا كان أحدهما أكثر فائدة من الآخر. ويعتمد هذا على القيمة المخزنة في وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) وأحيانا على المنفذ الذي يتم استقبالها عليه. وعند أخذ ذلك بعين الاعتبار، توضح المعلومات الواردة في هذا القسم النهوج العملية لأدوار الميناء.

أدوار المنفذ الجذري

• الميناء أن يستلم أفضل BPDU على جسر الجذر ميناء. هذا هو المنفذ الأقرب إلى الجسر الرئيسي من حيث تكلفة المسار. يقوم بروتوكول STA بإختيار جسر رئيسي واحد في الشبكة التي تم ربطها بالكامل (لكل شبكة محلية ظاهرية (VLAN)). الجسر الرئيسي يرسل BPDUs أن يكون أكثر فائدة من أن أي جسر آخر يرسل. والجسر الرئيسي هو الجسر الوحيد في الشبكة الذي لا يحتوي على منفذ جذري. وتتلقى جميع الجسور الأخرى وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) على منفذ واحد على الأقل.

  

دور المنفذ المعين

• يتم تعيين المنفذ إذا كان يمكنه إرسال أفضل وحدة بيانات لبروتوكول الجسر (BPDU) على المقطع الذي يتم توصيله به. وتربط الجسور 802.1D معا مقاطع مختلفة، مثل مقاطع إيثرنت، لإنشاء مجال جسر. على مقطع محدد، يمكن أن يكون هناك مسار واحد فقط باتجاه الجسر الرئيسي. إن يكون هناك إثنان ممر، هناك جسر أنشوطة في الشبكة. تستمع جميع الجسور المتصلة بمقطع معين إلى وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) لكل منها وتتفق على الجسر الذي يرسل أفضل وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) كالجسر المعين للمقطع. الميناء على الجسر أن يماثل يكون ال يعين ميناء ل أن قطعة.

  

أدوار منفذ النسخ الاحتياطي والبديل

• يتوافق دورا المنفذ هذين مع حالة الحظر الخاصة ب 802.1D. يتم تعريف المنفذ المحظور على أنه ليس المنفذ المعين أو الجذر. يستلم ميناء محظور BPDU أكثر فائدة من الواحد هو يبعث على قطاعه. تذكر أن ميناء يحتاج أن يستلم BPDUs in order to بقيت يمنع. يقدم بروتوكول الشجرة المتفرعة (RSTP) هذين الدورين لهذا الغرض.

• ميناء بديل يستلم أكثر فائدة BPDUs من آخر جسر ويحظر ميناء. وهذا موضح في هذا الرسم التخطيطي:

  

• نسخة إحتياطية يستلم ميناء كثير مفيد BPDUs من ال نفسه جسر هو يكون على وميناء يمنع. وهذا موضح في هذا الرسم التخطيطي:

  

وقد تم بالفعل إجراء هذا التمييز داخليا في إطار معيار 802.1D. هذه هي أساسا كيفية عمل Cisco Uplinkfast. والأساس المنطقي هو أن ميناء بديل يوفر مسار بديل للجسر الرئيسي وبالتالي يمكن أن يستبدل المنفذ الجذري إذا فشل. بطبيعة الحال، يوفر منفذ النسخ الاحتياطي اتصال متكرر لنفس المقطع ولا يمكنه ضمان اتصال بديل للجسر الرئيسي. لذلك، يتم إستبعاده من مجموعة الوصلات.

ونتيجة لذلك، يقوم RSTP بحساب المخطط النهائي للشجرة المتفرعة التي تستخدم نفس المعايير مثل معيار 802.1D. ليس هناك تغيير في طريقة إستخدام مختلف أولويات الجسر والمنافذ. يتم إستخدام حظر الاسم لحالة التجاهل في تنفيذ Cisco. نظام التشغيل CatOS الإصدار 7.1 وما يزال يعرض حالات الاستماع والتعلم. هذا يعطي كثير معلومة حول ميناء من ال IEEE مقياس يتطلب. مهما، السمة جديد الآن هناك فرق بين الدور يحدد البروتوكول لميناء وحالته الحالية. على سبيل المثال، هو الآن صالح لمنفذ ما ليتم تعيينه والحظر في نفس الوقت. بينما يحدث هذا عادة لفترات زمنية قصيرة جدا، فإنه يعني أن هذا المنفذ في حالة انتقالية تجاه حالة إعادة التوجيه المعينة.

تنسيق BPDU جديد

تم إدخال تغييرات قليلة بواسطة RSTP إلى تنسيق BPDU. تم تحديد علامتين فقط، وهما تغيير المخطط (TC) وإشعار TC (TCA)، في معيار 802.1D. ومع ذلك، يستخدم RSTP جميع وحدات بت العلم الست التي تبقى من أجل التنفيذ:

• يشفر دور وحالة المنفذ الذي ينشئ وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU)

• معالجة آلية العرض/الاتفاقية

عرض كامل لمخططات Cisco BPDU و IEEE BPDU و BPDU

للحصول على صورة ذات دقة وضوح أعلى، راجع مخططات Cisco BPDU و IEEE BPDU و BPDU.

ملاحظة: البت 0 (تغيير المخطط) هو البت الأقل أهمية.

وهناك تغيير آخر مهم وهو أن وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الخاصة ب RSTP هي الآن من النوع 2، الإصدار 2. وهذا يعني أن الجسور القديمة يجب أن تسقط وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الجديدة هذه. تسهل هذه الخاصية على جسر 802.1w اكتشاف الجسور القديمة المتصلة به.

معالجة وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الجديدة

يتم إرسال وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) في كل وقت مرحبا به

ويتم إرسال وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) في كل وقت مرحبا به، ولا يتم إرسالها ببساطة بعد ذلك. مع 802.1D، لا يلد جسر غير جذري BPDUs فقط عندما يستلم هو واحد على الجذر ميناء. إن الجسر ينقل وحدات بيانات بروتوكول الجسر أكثر مما تولدها بالفعل. وهذه ليست الحال مع الطابعة 802.1w. يرسل جسر BPDU مع المعلومة حالي كل <hello-time> ثاني (2 افتراضيا)، even if لا يستلم أي من الجذر جسر.

شيخوخة أسرع للمعلومات

وفي منفذ معين، إذا لم يتم تلقي خطوط التماس ثلاث مرات متتالية، يمكن أن تصبح معلومات البروتوكول قديمة على الفور (أو إذا انتهت صلاحية max_age). ونظرا لتعديل البروتوكول المذكور سابقا، تستخدم وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) الآن كآلية للبقاء بين الجسور. يعتبر الجسر أنه يفقد الاتصال بجذره المجاور المباشر أو الجسر المعين إذا فقد ثلاث وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) على التوالي. يتيح هذا التقادم السريع للمعلومات الكشف السريع عن الأعطال. إذا فشل الجسر في تلقي وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) من أحد الجيران، فمن المؤكد أنه يتم فقد الاتصال بذلك المجاور. هذا على النقيض من معيار 802.1D، حيث يمكن أن تكون المشكلة في أي مكان على مسار الجذر.

ملاحظة: يتم اكتشاف الأعطال بشكل أسرع بكثير في حالة فشل الارتباط الفعلي.

يقبل وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) الأدنى

هذا المفهوم هو ما يشكل جوهر محرك BackboneFast. وأدرجت لجنة IEEE 802.1w آلية مماثلة في بروتوكول الشجرة المتفرعة (RSTP). عندما يتلقى جسر معلومات أقل شأنا من الجسر الرئيسي أو المعين له، فإنه يقبله على الفور ويحل محل الجسر الذي تم تخزينه سابقا.

ولأن الجسر C ما يزال يعرف أن الجذر على قيد الحياة وبصحة جيدة، فإنه يرسل على الفور وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) إلى الجسر B الذي يحتوي على معلومات حول الجسر الرئيسي. ونتيجة لذلك، لا يرسل Bridge B وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) الخاصة به ويقبل المنفذ الذي يؤدي إلى الجسر C كمنفذ جذري جديد.

الانتقال السريع إلى حالة إعادة التوجيه

يعتبر الانتقال السريع أهم ميزة ابتكرتها الطابعة 802. 1w. انتظر Legacy STA بشكل خاطف إجتماع الشبكة قبل أن يقوم بتحويل منفذ إلى حالة إعادة توجيه. وكان تحقيق التقارب الأسرع مسألة تغيرات طرأت على البارامترات الافتراضية المحافظة (التأجيل المسبق والزمن الأقصى) وغالبا ما تعرض إستقرار الشبكة للخطر. يمكن أن يؤكد بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP) السريع الجديد بشكل فعال أن المنفذ يمكن أن ينتقل بأمان إلى حالة إعادة التوجيه دون الحاجة إلى الاعتماد على أي تكوين مؤقت. هناك الآن آلية حقيقية لتلقي الملاحظات تحدث بين الجسور المتوافقة مع بروتوكول الشجرة المتفرعة (RSTP). لتحقيق تقارب سريع على منفذ ما، يعتمد البروتوكول على متغيرين جديدين: منافذ الحافة ونوع الارتباط.

المنافذ الطرفية

مفهوم منفذ Edge معروف بالفعل لمستخدمي الشجرة المتفرعة من Cisco، بما أنه يتوافق أساسا مع ميزة PortFast. لا يمكن لجميع المنافذ المتصلة مباشرة بالمحطات الطرفية إنشاء حلقات جسر في الشبكة. لذلك، ينتقل منفذ الحافة مباشرة إلى حالة إعادة التوجيه، ويتجاوز مرحلتي الاستماع والتعلم. لا تقوم منافذ الحافة أو منافذ PortFast التي تم تمكينها بإنشاء تغييرات المخطط عند تبديل الارتباط. حافة يخسر ميناء أن يستلم BPDU فورا الحافة ميناء وضع ويصبح عادي يجسر - شجرة ميناء. عند هذه النقطة، هناك قيمة شكلت من قبل المستخدم وقيمة عملية لحالة منفذ الحافة. يبقي ال cisco تنفيذ أن PortFast الكلمة المفتاح يكون استعملت لحافة ميناء تشكيل. وهذا يجعل الانتقال إلى بروتوكول الشجرة المتفرعة (RSTP) أكثر بساطة.

نوع الارتباط

يمكن أن يحقق بروتوكول الشجرة المتفرعة (RSTP) الانتقال السريع فقط إلى حالة إعادة التوجيه على المنافذ الطرفية وعلى الارتباطات من نقطة إلى نقطة. يتم اشتقاق نوع الارتباط تلقائيا من وضع الإرسال ثنائي الإتجاه لمنفذ ما. يفترض أن المنفذ الذي يعمل بنظام الإرسال ثنائي الإتجاه الكامل هو من نقطة إلى نقطة، بينما يعتبر المنفذ أحادي الإتجاه كمنفذ مشترك بشكل افتراضي. يمكن تجاوز قيمة نوع الارتباط التلقائي هذه بواسطة تكوين صريح. في الشبكات المحولة اليوم، تعمل معظم الارتباطات في وضع الإرسال ثنائي الإتجاه الكامل وتتم معالجتها كإرتباطات من نقطة إلى نقطة بواسطة RSTP. وهذا يجعلهم مرشحين للتحول السريع إلى دولة إعادة التوجيه.

تقارب مع معيار 802.1D

يوضح هذا المخطط كيفية تعامل 802.1D مع إرتباط جديد تتم إضافته إلى شبكة جسر:

في هذا السيناريو، تتم إضافة إرتباط بين الجسر الرئيسي والجسر A. لنفترض وجود اتصال غير مباشر بالفعل بين الجسر A والجسر الرئيسي (بواسطة C - D في الرسم التخطيطي). يقوم STA بحظر منفذ وتعطيل حلقة الجسر. أولا، عندما تظهر، كلا المنفذين على الرابط بين الجذر والجسر أ يضعان في حالة الإنصات. أصبح بمقدور Bridge A الآن سماع الجذر مباشرة. وهو ينشر على الفور وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) الخاصة به على المنافذ المخصصة، في إتجاه أوراق الشجرة. حالما يتلقى جسرا ب و ج هذه المعلومات الفائقة الجديدة من الجسر أ، يقومون فورا بنقل المعلومات إلى الاوراق. في بضع ثوان، يستلم Bridge D وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) من الجذر ويحظر المنفذ P1 فورا.

تعد الشجرة المتفرعة فعالة للغاية في كيفية حسابها للمخطط الجديد للشبكة. المشكلة الوحيدة الآن هي أن ضعف التأخير للأمام يجب أن ينقضي قبل أن ينتهي الارتباط بين الجذر والجسر أ في حالة إعادة التوجيه. وهذا يعني 30 ثانية من تعطل حركة المرور (يتم عزل الجزء A و B و C بالكامل من الشبكة) لأن خوارزمية 8021.D تفتقر إلى آلية ملاحظات للإعلان بوضوح عن تقارب الشبكة في غضون ثوان.

إمكانية تقارب مع شبكة 802.1w

الآن، يمكنك أن ترى كيف يتعامل RSTP مع حالة مماثلة. تذكر أن المخطط النهائي هو نفسه تماما المخطط الذي تم حسابه باستخدام معيار 802.1D (أي، منفذ واحد محظور في نفس المكان السابق). فقط الخطوات المستخدمة للوصول إلى هذا المخطط قد تغيرت.

يتم وضع كلا المنفذين على الارتباط بين المحول A والجذر في حظر محدد بمجرد وصولهما. حتى الآن، يتصرف كل شيء كما لو كان في بيئة 802.1D نقية. ومع ذلك، في هذه المرحلة، يتم التفاوض بين المحول A والجذر. بمجرد أن يستقبل المحول A وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الخاصة بالجذر، فإنه يقوم بحظر المنافذ المعينة غير الطرفية. تسمى هذه العملية مزامنة. وبمجرد القيام بذلك، يقوم الجسر A بالتفويض بشكل صريح للجسر الرئيسي لوضع المنفذ الخاص به في حالة إعادة التوجيه. يوضح هذا المخطط نتيجة هذه العملية على الشبكة. يتم حظر الارتباط بين المحول A والجسر الرئيسي، ويقوم كلا الجسرين بتبادل وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs).

بمجرد أن يقوم المحول A بحظر المنافذ المعينة غير الطرفية، يتم وضع الارتباط بين المحول A والجذر في حالة إعادة التوجيه ويمكنك الوصول إلى الحالة:

لا يزال من غير الممكن أن تكون هناك حلقة. بدلا من الحظر قبل المحول (أ)، تقوم الشبكة الآن بحظر بعد المحول (أ). ومع ذلك، يتم قطع حلقة الجسر المحتملة في موقع مختلف. ويتنقل هذا القص عبر الشجرة مع وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) الجديدة التي تم إنشاؤها بواسطة الجذر من خلال المحول (أ). في هذه المرحلة، تتفاوض المنافذ المحظورة حديثا على المحول (أ) أيضا على نقل سريع إلى حالة إعادة التوجيه مع المنافذ المجاورة لها على المحول (ب) والمحول (ج) الذي يقوم كلا منهما ببدء عملية مزامنة. بخلاف المنفذ الجذري باتجاه A، يحتوي المحول B فقط على منافذ مخصصة للحافة. لذلك، فإنه لا يحتوي على منفذ للحجب من أجل تفويض المحول A للانتقال إلى حالة إعادة التوجيه. وبالمثل، لا يتعين على المحول C سوى حظر المنفذ المخصص له إلى D. تم الوصول إلى الحالة الموضحة في هذا المخطط الآن:

تذكر أن المخطط النهائي هو نفسه تماما كمثال 802.1D، مما يعني أن المنفذ P1 على D ينتهي إلى الحظر. وهذا يعني الوصول إلى مخطط الشبكة النهائي، في الوقت الضروري تماما لكي تنتقل وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) الجديدة عبر الشجرة. لا يتضمن هذا التقارب السريع أي مؤقت. والآلية الجديدة الوحيدة التي يقدمها بروتوكول الشجرة المتفرعة (RSTP) هي الإقرار بأن المحول يمكن أن يرسل على المنفذ الجذري الجديد من أجل السماح بالانتقال الفوري إلى حالة إعادة التوجيه، وتجاوز مرحلتي الاستماع والتعلم الطويلة اللتين تتضمنان تأخير الإرسال مرتين. ويحتاج المسؤول فقط إلى تذكر هذه الميزات للاستفادة من التقارب السريع:

• هذا تفاوض بين جسر يمكن فقط عندما جسر يكون ربطت بروابط من نقطة إلى نقطة (أن يكون، full-duplex خطوة، ما لم يكن صريح ميناء تشكيل).

• تؤدي المنافذ الطرفية دورا أكثر أهمية الآن حيث يتم تمكين PortFast على المنافذ في 802.1D. على سبيل المثال، إذا فشل مسؤول الشبكة في تكوين منافذ الحافة على المحول (ب) بشكل صحيح، فإن إتصالها يتأثر بالارتباط بين المحول (أ) والجذر الذي يظهر.

سلسلة العروض/ الاتفاقيات

عندما يتم تحديد منفذ بواسطة STA ليصبح منفذ مخصص، فإن معيار 802.1D لا يزال ينتظر مرتين <Forward Delay> ثوان (2 x 15 افتراضيا) قبل أن يقوم بتحويله إلى حالة إعادة التوجيه. في RSTP، يماثل هذا شرط ميناء مع دور يعين غير أن يقيد دولة. وتوضح هذه المخططات مدى سرعة تحقيق الانتقال خطوة بخطوة. لنفترض أنه تم إنشاء إرتباط جديد بين الجذر والمحول A. يتم وضع كلا المنفذين على هذا الارتباط في حالة حظر محددة حتى يتسلمان وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) من نظرائهم.

عندما يكون المنفذ المعين في حالة تجاهل أو تعلم (وفي هذه الحالة فقط)، فإنه يضبط وحدة بت الاقتراح على وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) التي يرسلها. هذا هو ما يحدث للمنفذ P0 من الجسر الرئيسي، كما هو موضح في الخطوة 1 من المخطط السابق. لأن المفتاح A يستلم معلومات متفوقة، هو يعرف فورا أن p1 هو الجذر ميناء جديد. يبدأ المحول A بعد ذلك في إجراء مزامنة للتحقق من أن جميع المنافذ الخاصة به متزامنة مع هذه المعلومات الجديدة. يكون المنفذ متزامنا إذا استوفى أيا من المعايير التالية:

• يكون المنفذ في حالة الحظر، مما يعني التخلص منه في طوبولوجيا مستقرة.

• الميناء حافة ميناء.

لتوضيح تأثير آلية المزامنة على أنواع مختلفة من المنافذ، لنفترض وجود منفذ بديل P2 ومنفذ إعادة توجيه معين P3 ومنفذ حافة P4 على المحول (أ). لاحظ أن P2 و P4 يستوفيان بالفعل أحد المعايير. لكي تكون متزامنة (راجع الخطوة 2 من المخطط السابق)، يحتاج المحول A فقط إلى حظر المنفذ P3، وتعيينه حالة التخلص. الآن بعد أن أصبحت جميع منافذ المحول (أ) الخاصة به متزامنة، يمكن للمحول (أ) إلغاء حظر المنفذ الجذري الذي تم تحديده حديثا طراز P1 وإرسال رسالة إتفاقية للرد على الجذر. (راجع الخطوة 3). هذه الرسالة هي نسخة من وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) المقترحة، مع تعيين وحدة بت الاتفاقية بدلا من وحدة بت العرض. هذا يضمن أن ميناء p0 يعرف تماما إلى أي اقتراح أن الاتفاق يستلم يماثل.

وبمجرد إستلام P0 لهذه الاتفاقية، يمكن أن تنتقل على الفور إلى حالة إعادة التوجيه. هذه الخطوة 4 من الشكل السابق. لاحظ أن المنفذ p3 يترك في حالة تجاهل معينة بعد المزامنة. في الخطوة 4، أن ميناء في نفس الحالة تماما مثل ميناء p0 في خطوة 1. ثم تبدأ في تقديم اقتراحها لجارتها، وتحاول الانتقال بسرعة إلى حالة إعادة التوجيه.

• وآلية الاتفاق المقترح سريعة جدا، لأنها لا تعتمد على أي توقيت. تنتشر هذه الموجة من المصافحة بسرعة عند حافة الشبكة، وتستعيد الاتصال بسرعة بعد حدوث تغيير في المخطط.

• إذا لم يستلم منفذ تجاهل معين إتفاقية بعد أن يرسل اقتراحا، فإنه يتحول ببطء إلى حالة إعادة التوجيه، ويعود إلى التسلسل التقليدي 802.1D للتعلم والاستماع. ويمكن أن يحدث ذلك إذا لم يفهم الجسر البعيد وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) الخاصة ب RSTP، أو إذا كان منفذ الجسر البعيد قيد الحظر.

• قدمت Cisco تحسين لآلية المزامنة التي تسمح للجسر بوضع المنفذ الجذري السابق فقط في حالة التخلص عند مزامنته. توجد تفاصيل حول كيفية عمل هذه الآلية خارج نطاق هذا المستند. ومع ذلك، يمكن للمرء أن يفترض بأمان أنه يحتج به في معظم حالات إعادة التقريب الشائعة. يصبح السيناريو الموضح في قسم التقارب مع 802.1w في هذا المستند فعالا للغاية، نظرا لأنه يتم الخلط مؤقتا بين المنافذ الموجودة على المسار إلى المنفذ النهائي المحظور.

Uplinkfast

يوجد شكل آخر من أشكال الانتقال الفوري إلى حالة إعادة التوجيه المضمنة في RSTP مماثل لملحق الشجرة المتفرعة الخاصة ب Cisco Uplinkfast. وبشكل أساسي، عند فقدان جسر لمنفذ الجذر الخاص به، يمكنه وضع المنفذ البديل الأفضل الخاص به مباشرة في وضع إعادة التوجيه (تتم معالجة ظهور منفذ جذري جديد أيضا بواسطة RSTP). يؤدي تحديد منفذ بديل كمنفذ جذر جديد إلى حدوث تغيير في المخطط. تعمل آلية تغيير المخطط 802.1w على مسح الإدخالات المناسبة في جداول ذاكرة المحتوى القابلة للتوجيه (CAM) الخاصة بجسر البث. يؤدي هذا إلى إزالة الحاجة إلى عملية إنشاء البث المتعدد الوهمية ل Uplinkfast.

لا يلزم تكوين Uplinkfast بشكل إضافي لأن الآلية يتم تضمينها بشكل طبيعي وتمكينها في RSTP تلقائيا.

آليات تغيير طبولوجيا جديدة

عندما يكتشف جسر 802.1D أي تغيير في المخطط، فإنه يستخدم آلية موثوقة لإخطار الجسر الرئيسي أولا. وهذا موضح في هذا الرسم التخطيطي:

بمجرد أن يدرك الجسر الرئيسي حدوث تغيير في مخطط الشبكة، فإنه يضع علامة TC على وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) التي يرسلها، والتي يتم إرسالها بعد ذلك إلى جميع الجسور في الشبكة. عندما يستلم الجسر BPDU مع مجموعة بت علامة TC، فإنه يقلل وقت تقادم جدول الجسر الخاص به لإعادة توجيه ثوان التأخير. وهذا يضمن تدفق المعلومات التافهة بسرعة نسبيا. تم تجديد آلية تغيير المخطط هذه بشكل عميق في RSTP. يتطور كل من اكتشاف تغير مخطط ونشر له من خلال الشبكة.

اكتشاف تغيير المخطط

في RSTP، تتسبب المنافذ غير الطرفية فقط التي تنتقل إلى حالة إعادة التوجيه في تغيير المخطط. وهذا يعني أن فقد الاتصال لا يعد تغيرا طبولوجيا بعد الآن، خلافا لمعيار 802.1D (أي، المنفذ الذي ينتقل إلى الحظر لم يعد يولد TC). عندما يكتشف جسر RSTP تغير مخطط، يحدث هذا:

• يقوم ببدء تشغيل مؤقت TC While بقيمة تساوي ضعف وقت التشغيل لجميع المنافذ المعينة غير الطرفية ومنفذ الجذر الخاص به، إذا لزم الأمر.

• هو يحرك ماك عنوان يصحب مع كل هذا ميناء.

ملاحظة: طالما يتم تشغيل وحدة التوقيت أثناء تشغيل وحدة التوقيت على منفذ ما، فإن وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) التي يتم إرسالها من ذلك المنفذ لها مجموعة وحدات بت TC. يتم إرسال وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) أيضا على المنفذ الرئيسي أثناء تنشيط المؤقت.

نشر تغيير المخطط

عندما يستلم جسر BPDU مع ال TC بت مجموعة من مجاور، هذا يقع:

• هو يمسح ماك عنوان يعلم على كل ميناءه، ماعدا الواحد أن يستلم الطوبولوجيا تغير.

• يقوم ببدء تشغيل وحدة التوقيت المستمر (TC) وإرسال وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) مع تعيين وحدة بت TC على جميع المنافذ المعينة والمنفذ الرئيسي (لم يعد RSTP يستخدم وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الخاصة بوحدة بيانات بروتوكول الجسر (TCN)، إلا إذا أحتاج الجسر القديم إلى إعلام).

وبهذه الطريقة، يتدفق TCN بسرعة كبيرة عبر الشبكة بالكامل. يعد نشر TC الآن عملية من خطوة واحدة. في الواقع، يقوم منشئ المخطط بتغيير هذه المعلومات في الشبكة بالكامل، وذلك على عكس 802.1D حيث قام الجسر الرئيسي فقط بذلك. هذه الآلية أسرع بكثير من المكافئة 802.1D. لا توجد حاجة لانتظار إعلام الجسر الرئيسي ثم المحافظة على حالة تغيير المخطط للشبكة بالكامل ل <الحد الأقصى للعمر بالإضافة إلى التأخير للأمام> من الثواني.

في بضع ثوان فقط، أو عدد صغير من أوقات الترحيب، تتدفق معظم الإدخالات في جداول CAM الخاصة بالشبكة بالكامل (VLAN). ويؤدي هذا النهج إلى مزيد من الفيضانات المؤقتة المحتملة، ولكنه من ناحية أخرى يزيل المعلومات الكاذبة المحتملة التي تحول دون إسترداد الاتصال السريع.

التوافق مع معيار 802.1D

يمكن أن يعمل بروتوكول RSTP باستخدام بروتوكولات STP القديمة. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن فوائد التقارب السريع المتأصلة في شبكة 802.1w تفقد عند تفاعلها مع الجسور القديمة.

يحتفظ كل منفذ بمتغير يحدد البروتوكول الذي سيتم تشغيله على المقطع المطابق. يبدأ أيضا مؤقت تأخير الترحيل لمدة ثلاث ثوان عند ظهور المنفذ. عند تشغيل المؤقت هذا، يتم تأمين وضع STP أو RSTP الحالي المرتبط بالمنفذ. بمجرد انتهاء صلاحية تأخير الترحيل، يتكيف المنفذ مع الوضع المتوافق مع وحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) التالية التي يتلقاها. إذا قام المنفذ بتغيير وضع التشغيل الخاص به كنتيجة لوحدة بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) التي تم إستلامها، فسيتم إعادة تشغيل تأخير الترحيل. يحد ذلك من تكرار تغيير الوضع المحتمل.

على سبيل المثال، لنفترض أن الجسور A و B في الشكل السابق على حد سواء تقوم بتشغيل RSTP، مع مفتاح A مخصص للمقطع. يتم تقديم جسر STP C القديم على هذا الارتباط. بما أن الجسور 802.1D تتجاهل وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDU) الخاصة ب RSTP وتسقطها، تعتقد C أنه لا توجد جسور أخرى على المقطع وتبدأ في إرسال وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) الأقل قيمة بتنسيق 802.1D. يستقبل المحول A وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) هذه، وبعد أن يقوم بضعف الوقت المسموح به بثواني كحد أقصى، فإنه يغير وضعه إلى 802.1D على ذلك المنفذ فقط. ونتيجة لذلك، تدرك C الآن وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) للمحول A وتقبل A كجسر معين لذلك الجزء.

لاحظ في هذه الحالة الخاصة، في حالة إزالة الجسر C، يعمل الجسر A في وضع بروتوكول الشجرة المتفرعة (STP) على ذلك المنفذ على الرغم من قدرته على العمل بكفاءة أكبر في وضع بروتوكول الشجرة المتفرعة (RSTP) مع جاره الفريد B. هذا لأن A لا يعرف جسر C يتم إزالته من المقطع. بالنسبة لهذه الحالة (النادرة) المحددة، يلزم تدخل المستخدم لإعادة تشغيل اكتشاف البروتوكول للمنفذ يدويا.

عندما ميناء في 802.1D توافق أسلوب، هو يستطيع أيضا عالجت طوبولوجيا تغير إشعار (TCN) BPDUs، و BPDUs مع TC أو TCA مجموعة بت.

القرار

يتضمن RSTP (IEEE 802.1w) بشكل أصلي معظم التحسينات الخاصة ب Cisco للشجرة المتفرعة 802.1D، مثل BackboneFast، Uplinkfast، و PortFast. يمكن أن يحقق بروتوكول RSTP تقارب أسرع بكثير في شبكة تم تكوينها بشكل صحيح، وفي بعض الأحيان بالترتيب بضع مئات من المللي ثانية. لا يتم إستخدام مؤقتات 802.1D الكلاسيكية، مثل تأخير إعادة التوجيه و max_age، إلا كنسخة إحتياطية ولا تكون ضرورية إذا تم تعريف الارتباطات من نقطة إلى نقطة والمنافذ الطرفية بشكل صحيح وتم تعيينها من قبل المسؤول. كما أن وحدات التوقيت ليست ضرورية إذا لم يكن هناك تفاعل مع الجسور القديمة.

معلومات ذات صلة

• تكوين MST (802.1s)/RSTP (802.1w) على محولات Catalyst Series التي تعمل بنظام التشغيل CatOS
• فهم ميزة توصيل Cisco السريع وتكوينها
• الأدوات والموارد
• الدعم التقني والمستندات - Cisco Systems