Εισαγωγή στο STP και πως να ρυθμίσετε το STP σε VigorSwitch

Τα DrayTek VigorSwitch υποστηρίζουν STP / RSTP / MSTP που επιτρέπει το switch redundancy και την αποφυγή loops κατά την ίδια χρονική στιγμή. Το άρθρο μας παρουσιάζει πώς λειτουργεί το STP και πώς να ρυθμίσετε το STP σε ένα DrayTek VigorSwitch. Χρησιμοποιούμε μια τυπική τοπολογία με 4 VigorSwitch και μια εναλλακτική διαδρομή (path) μεταξύ των switches για failover.

 

 

Το Spanning Tree Protocol (STP) είναι ένα protocol διαχείρισης που λειτουργεί στο 2ο επίπεδο του OSI μοντέλου. Ο κύριος σκοπός του STP είναι να ανιχνεύει και να αποτρέπει το switch από το Broadcast Storm που προκαλείται από τη χρήση Redundant Path μηχανισμού. Οστώσο, η διαδικασία σύγκλισης δικτύου του SΤP είναι μια αργή διαδικασία. Το RSTP επιταχύνει τη διαδικασία σύγκλισης δικτύου όμως έχει ένα ελάττωμα ίδιο με το STP και αυτό είναι ότι το load balance δεν μπορεί να εφαρμοστεί ανάμεσα στα VLANs. Σε αντίθεση με τον MSTP που όχι μόνο επιταχύνει τη σύγκλιση δικτύου, αλλά μπορεί να εφαρμόσει load balance ανάμεσα στα VLANs.

Σημείωση:  Τη διαδικασία αλλαγής της κατάστασης κάθε θύρας, την ονομάζουμε Convergence (σύγκλιση).

 

Όταν το STP είναι ενεργοποιημένο, η εφεδρική διαδρομή που φαίνεται με κόκκινη γραμμή στη τοπολογία δικτύου, θα αποκλειστεί για να αποφευχθούν τα loops. Αν ένα από τα άλλα link (με μπλε γραμμές) πέσει, τότε η εφεδρική σύνδεση (κόκκινη γραμμή)  θα εμφανιστεί για να παρέχει συνέχεια στο δίκτυο των switch. 

 

 

Το πρωτόκολλο Rapid Spanning Tree (MSTP) είναι μια είναι μια βελτίωση του STP που ανταποκρίνεται στο Bridge Protocol Data Units (BPDU) από την κατεύθυνση του root ενώ το STP δεν μπορεί. Παρέχει ταχεία σύγκλιση του spanning tree.

 

 

Το Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) είναι μια περαιτέρω βελτίωση του RSTP που επιτρέπει στα VLAN να ομαδοποιούνται σε μια παρουσία spanning-tree, παρέχοντας πολλαπλές διαδρομές προώθησης για την κυκλοφορία δεδομένων και επιτρέποντας την εξισορρόπηση φορτίου (load balancing).

 

 

Bridge Protocol Data Unit (BPDU) περιέχει την πληροφορία για την παραμετροποίηση και διατήρηση της τοπολογίας του spanning-tree, συμπεριλαμβανομένων των χαρακτηριστικών των θυρών, της διεύθυνση MAC,της προτεραιότητα και του κόστους του path. Τα Vigor Switch τρέχουν STP, RSTP, MSTP exchange BPDUs για να υπολογίσουν μια loop-free τοπολογία. Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης ενός spanning tree protocol, οι θύρες που βρίσκονται στο edge δεν παίρνουν μέρος στον υπολογισμό του spanning-tree και επιτρέπουν την άμεση μετάβαση από την κατάσταση Απενεργοποίησης στην κατάσταση Προώθησης. Με αυτόν τον τρόπο, οι θύρες που βρίσκονται στο άκρο θα μπορούσαν να αποτρέψουν τα switch από τον εκ νέου υπολογισμό των λόγω συχνών online και offline, βελτιώνοντας την αξιοπιστία του δικτύου.

 

 

a. Switch LAN >> STP >> Properties

 

 

• Filtering: φιλτράρει τα BPDU πακέτα όταν είναι απενεργοποιημένο το STP

• Flooding: διαχέει τα BPDU πακέτα όταν είναι ενεργοποιημένο το STP

 

 

• Short: Καθορίζει ότι το κόστος του path της default θύρας είναι μέσα στο εύρος: 1~65,535

• Long: Καθορίζει ότι το κόστος του path της default θύρας είναι μέσα στο εύρος: 1~200,000,000

 

 

b. Switch >> STP >> Port Setting

 

• Path Cost: Path Cost είναι το κόστος της μετάδοσης ενός frame στο Root Switch μέσα από τη θύρα. Η επιλογή “O” σημαίνει ότι η τιμή θα καθοριστεί από τον switch.

• Priority: Καθορίστε μια τιμή προτεραιότητας για τη θύρα. Όσο μικρότερη είναι η τιμή, τόσο μεγαλύτερη είναι η προτεραιότητα για να γίνει Root Port.

• Edge Port: Αν συνδεθεί σε μια τελική συσκευή όπως ένα PC ή έναν εκτυπωτή, μπορείτε να ενεργοποιήσετε την Edge Port για να επιταχύνετε τον υπολογισμό του STP.

• BPDU Filter: Ενεργοποιήστε για τη ρύθμιση των τερματισμών θύρας για αποστολή/λήψη πακέτων BPDU.

• BPDU Guard: Ενεργοποιήστε για να τερματίσετε τη λειτουργία της θύρας όταν λαμβάνει BPDU πακέτα, για την προστασία του Switch.

 

 

c. Switch LAN >> STP >> Bridge Settings

 

• Priority: Γνωστό και ως Bridge ID. Όσο μικρότερη είναι η τιμή, τόσο μεγαλύτερη είναι η προτεραιότητα να είναι το Root Switch.

• Forward Delay, Max Age, Tx Hold Count, Hello Time: Αυτές οι ρυθμίσεις δε σχετίζονται με την παραμετροποίηση της τοπολογίας. Ελέγξτε την εξήγηση μέσα από το User Guide.

 

 

d. Switch LAN >> STP >> Port Advanced Settings >> Port Role 

 

Μπορούμε να ελέγξουμε το Port Role για αντιμετώπιση προβλημάτων στο STP.

 

• Root: Η θύρα που συνδέεται στο Root Switch ή η θύρα που είναι πιο κοντά στο Root Switch.

• Designated: Αν η θύρα δεν είναι συνδεδεμένη ως Root Port, γίνεται Designated Port. Κάθε Switch έχει μόνο μια Designated Port και χρησιμοποιείτε για τη μεταφορά της γενικής ημερομηνίας.

• Alternate: Αν η θύρα δεν ειναι επιλεγμένη ως Root Port/Designated Port, γίνεται Alternate Port, που είναι μια εφεδρική θύρα για Designated Port.

 

 

 

 

Όσο χαμηλότερη είναι η τιμή (Bridge ID), τόσο μεγαλύτερη είναι η προτεραιότητα

 

 

Η θύρα με το χαμηλότερο Root Cost, γίνεται Root Port.

 

Το Root Cost είναι το root cost της θύρας για να φτάσει το Root Switch.

 

Παράδειγμα:

 

SwitchA GE1 -> GE1 Root Switch => Root Cost:1

SwitchB GE1 -> GE2 SwitchA GE1 -> GE1 Root Switch => Root Cost:2. 

Για SwitchB, η GE1 είναι η Root Port, επειδή η κόκκινη γραμμή δεν είναι ενεργοποιημένη.

 

 

 

 

Ακολουθούν τα βήματα για να ρυθμίσετε το STP στα VigorSwitch χρησιμοποιώντας τη τοπολογία που φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

 

 

Σε αυτό το switching network, για να αποτρέψουμε τυχόν επαναλήψεις θα μπλοκάρουμε την κόκκινη σύνδεση (red link). Αν το BC link σταματήσει, το CD link θα επιτρέψει στο Switch να συνεχίσει να έχει πρόσβαση στο internet. Το Switch A θα πρέπει να είναι το Root Switch.

 

 

a. Πηγαίνετε στο Switch LAN >> STP >> Properties και ενεργοποιήστε το STP σε όλα τα VigorSwitch.

 

 

b. Πηγαίνετε στο Switch LAN >> STP >> Bridge Settings

 

• Ορίστε τη χαμηλότερη τιμή Priority στο Switch A όπως 4096. (Όσο πιο χαμηλή τιμή, τόσο υψηλότερο το priority)

• Ρυθμίστε στο Switch C την υψηλότερη τιμή προτεραιότητας όπως 12288.

• Ρυθμίστε στο Switch B την default τιμή προτεραιότητας όπως 8192.

 

 

Μετά από περίπου 1 λεπτό STP υπολογισμών, το STP πλέον θα δουλεύει. Θα μπορούσαμε να ελέγξουμε το Port Role στο Switch LAN >> STP >> Advanced Settings

 

• Στο Switch A (Root), μπορείτε να δείτε ότι οι θύρες που συνδέονται με άλλα switch είναι η Root Port και η Port State είναι η προώθηση.

• Στα άλλα switches, η θύρα συνδέεται με το Root Switch που εμφανίζει το Root ως Port Role.

 

 

 

Αφού ολοκληρώσετε την παραμετροποίηση της φάσης 1, το STP θα λειτουργεί στο δίκτυο, αλλά δεν έχουμε παραμετροποιήσει το path για να συναντά την τοπολογία όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Τα βήματα που ακολουθούν εξηγούν πώς να ρυθμίσετε το STP path.

 

a. Πηγαίνετε στο Switch LAN >> STP >> Port Setting στο Switch C

 

• Επιλέξτε τη θύρα που συνδέεται στο Switch D

• Ρυθμίστε το path cost  που πρέπει να είναι υψηλότερο από τις άλλες θύρες, όπως το 100.

• Τα ίδια βήματα θα πρέπει να εφαρμοστούν στη θύρα του Switch D που συνδέεται στο Switch C.

 

 

 

b. Αφού παραμετροποιήσετε το Path Cost, πηγαίνετε στο Switch >> STP >> Port Advanced Setting, μπορούμε να δούμε ότι το Port Role είναι Alternate και το Port State ως Discarding στο GE4

 

 

c. Μετά τα παραπάνω βήματα, το STP συναντά την τοπολογία.