1 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. CCNA 3 v3.1 Module 7 Spanning Tree Protocol

222 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Objectives Redundant Topologies Spanning-Tree Protocol

333 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Redundancy = nadbytečnost Redundant networking topologies ensure that networks continue to function in the presence of single points of failure. Redundantní topologie zajišťují, že sítě pracují, i když na některém místě dojde k poruše.

444 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Redundant Topologies A goal: To eliminate network outages caused by a single point of failure. All networks need redundancy for enhanced reliability. Cíl: Vyloučit výpadky sítě způsobené jednotlivou poruchou. Všechny sítě potřebují nadbytečnost, mají-li mít zvýšenou spolehlivost.

555 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Simple Redundant Switched Topology Ze segmentu 1 do segmentu 2 existují dvě možné cesty. Při poruše jedné může být použita druhá, ale může dojít k nekonečnému kolování rámců, viz další snímek.

666 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Broadcast Storm – problém č. 1 Switch A neví, co s tím, tak to rozešle jako broadcast. Switch B neví, co s tím, tak to rozešle jako broadcast (také zpátky na A), A zase neví, co s tím, a už to jede.

777 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Multiple Frame Transmissions – problém č. 2 Jeden frame se může do cíle dostat dvěma cestami: horní a dolní.

888 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Media Access Control Database Instability – problém č. 3 It is possible for switches to learn the wrong information. A switch can learn that a MAC address is on a port when it is not. Server X něco pošle. Switch A a B se naučí, že Server X je na portu 0 (což je správně). Pak to ale dostanou ještě jednou přes redundantní cestu, a naučí se, že Server X je na portu 1 (což je špatně).

999 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Using Bridging Loops for Redundancy Redundantní cesty jsou potřebné pro zvýšení spolehlivosti. Přinášejí ale problémy č. 1-3, viz předchozí snímky. Proto fyzické redundantní cesty necháme, ale některé z nich logicky blokujeme, a tím vznikne „loop free logical topology“ = logická topologie bez smyček. Blokované cesty přijdou ke slovu, až když dojde k poruše.

10 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Spanning-Tree Protocol = protokol s překlenovací stromovou strukturou Redundantní cesty vytvářejí fyzickou smyčku, ale jedna z nich je logicky blokovaná, aby se smyčka odstranila.

11 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Spanning Tree Link Costs Cesty, které se budou nebo nebudou blokovat, jsou vybírány na základě „ceny linky“. Ta je přidělována podle rychlosti linky. Stará norma už by nebyla použitelná pro rychlosti nad 10 Gbps. Nová ale taky moc velkou rezervu nemá.

12 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. A Spanning Tree Stále se tady bude používat pojem „Bridge“, ale myslí se tím přepínač. Proto to budeme překládat „Přepínač“.

13 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Spanning-Tree Operation One root bridge per network. One root port per nonroot bridge. One designated port per segment. Nondesignated ports are unused.

14 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Spanning-Tree Operation Jeden kořenový přepínač na síť. Jeden kořenový port na každý nekořenový přepínač. Jeden vyhrazený port na segment. Nevyhrazené porty se nepoužívají.

15 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Bridge Protocol Data Unit Bridge protocol data unit (BPDU) Přepínače se domlouvají pomocí BPDU, které si rozesílají každé dvě minuty. Identifikační číslo (Bridge ID) kořenového přepínače Jak je daleko – jaká je cena cesty k němu? Identifikační číslo (Bridge ID) odesílajícího přepínače Číslo portu, ze kterého odesílající přepínač poslal tento BPDU

16 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Bridge IDs BID se skládá z priority, kterou správce může změnit, a adresy MAC. BID (= Bridge ID) jednoznačně označuje každý přepínač. BID se užívá k určování ústředního bodu sítě, zvaného kořenový přepínač. K tomu se používá STP = Spanning-Tree Protocol.

17 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Bridge Protocol Data Unit Když se tento přepínač s touto MAC adresou poprvé zapojí do sítě, začne ostatním rozesílat BPDU. Do nich nafoukaně a sebevědomě do rubriky Root BID vyplní svoje BID. Pokud jeho BID je v síti nejnižší, povedlo se mu to, zůstane Root Bridge. Pokud se ale v síti vyskytuje nižší BID, má smůlu. Ostatní přepínače ve svých BPDU budou v rubrice Root BID nahrazovat jeho BID tím, které jim je známo jako nižší. Po nějaké době se v síti rozšíří správná informace a všechny přepínače vezmou na vědomí, že kořenovým přepínačem je ten, který má nejnižší BID.

18 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Spanning-Tree Port States Ve stavu „Blocking“ je port po zapnutí přepínače, nebo poté, co byl port zakázán a pak povolen administrátorem, nebo poté, co byl odpojen a zase připojen, nebo poté, co ve stavu „Listening“ zjistil, že jeho cesta ke kořenovému přepínači není nejlepší. Ve stavu „Blocking“ čeká 20s a nedělá vůbec nic. Posloucháním zjistil, že jeho cesta není nejlepší, a vrací se zpátky do stavu „Blocking“. Poslouchá provoz, přijímá BPDU a zjišťuje, jestli může nabídnout lepší cestu ke kořenovému přepínači, nežli je ta doposud používaná. MAC adresy, které vidí lítat kolem sebe, se neučí, protože ještě neví, jestli se nebude vracet do stavu „Blocking“.

19 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Spanning-Tree Port States Zpracovává BPDU. Už se učí adresy MAC, které odchytává z provozu kolem sebe. Ví, že je bude potřebovat, protože už se nebude vracet do „Listening“ ani „Blocking“. Do 15 sekund totiž určitě postoupí do „Forwarding“. Posloucháním zjistil, že jeho cesta už není nejlepší, a vrací se zpátky do stavu „Blocking“. Normálně funguje: Učí se MAC adresy, posílá rámce. Při tom poslouchá provoz, zpracovává BPDU a zjišťuje, jestli jeho cesta ke kořenovému přepínači nebyla překonána nějakou lepší.

20 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Spanning-Tree Recalculation A switched internetwork has converged when all the switch and bridge ports are in either the forwarding or blocked state. Přepínaná síť je v konvergovaném stavu, když všechny porty jsou buď ve stavu „forwarding“ (= přeposílající) nebo „blocked“ (= blokovaný). Root Bridge má nejnižší BID. Všechny jeho porty jsou „forwarding“.

21 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Rapid Spanning-Tree Protocol RSTP: Clarifies port states and roles Defines a set of link types that can go to forwarding state rapidly Allows switches, in a converged network, to generate their own BPDUs rather than relaying root bridge BPDUs Zprůhledňuje stavy a role portů Definuje skupinu typů portů, které mohou přecházet do „forwarding“ stavu rychle Dovoluje přepínačům, aby v konvergovaném stavu samy generovaly BPDU, místo aby jen předávaly BPDU od kořenového přepínače.

22 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Rapid Spanning-Tree Port Designations Link-type: Na obou koncích má přepínač. Edge (= hrana) type: Na jednom konci není přepínač, přepínaná síť tam končí. pt-pt (= point- to-point): Spoj mezi dvěma body Shared (= sdílený): Může tam dojít ke kolizím, např. kvůli hubu.

23 © 2004, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Summary