Усиление протокола STP с помощью функций защиты от петель и обнаружения отклонений BPDU

Усиление протокола STP с помощью функций защиты от петель и обнаружения отклонений BPDU Содержание Введение Предварительные условия Требования Используемые компоненты Условные обозначения Доступность функций Краткое описание ролей портов протокола STP Защита от петель STP Описание функции Замечания по настройке Сравнение функций защиты от петель и UDLD Взаимодействие защиты от петель с другими функциями STP Обнаружение потери BPDU Описание функции Замечания по настройке Дополнительные сведения Введение Протокол STP разрешает физически избыточные топологии в древовидные топологии без петель.

Самая большая проблема протокола STP заключается в том, что некоторые отказы оборудования могут вызывать сбой этого протокола. Такой сбой приводит к образованию петель пересылки (или петель STP). Петли STP вызывают серьезные перебои в работе сети. В данном документе описана функция защиты от петель STP, предназначенная для повышения стабильности сетей уровня 2 (L2). Здесь также описывается функция обнаружения потери BPDU. Функция обнаружения потери BPDU представляет собой средство диагностики, которое создает сообщения системного журнала, если пакеты BPDU не получены в надлежащий срок.

Предварительные условия Требования В данном документе предполагается, что читатель знаком с принципами работы протокола STP. С принципами работы протокола STP можно ознакомиться в документе Общее описание протокола STP и его настройка на коммутаторах Catalyst. Используемые компоненты Содержимое данного документа не ограничивается определенными версиями оборудования и программного обеспечения. Условные обозначения Подробное описание условных обозначений, используемых в документах, см. в документе Cisco Technical Tips Conventions (Условные обозначения, используемые в технической документации Cisco).

Page 1

Доступность функций CatOS Функция защиты от петель STP была впервые реализована в CatOS версии 6.2.1 программы Catalyst для платформ Catalyst 4000 и Catalyst 5000 и в версии 6.2.2 для платформы Catalyst 6000. Функция обнаружения потери BPDU впервые реализована в CatOS версии 6.2.1 программы Catalyst для платформ Catalyst 4000 и Catalyst 5000 и в версии 6.2.2 для платформы Catalyst 6000. Cisco IOS® Функция защиты от петель STP впервые реализована в ПО Cisco IOS выпуска 12.1(12c)EW для коммутаторов Catalyst 4500 и в ПО Cisco IOS выпуска 12.1(11b)EX для Catalyst 6500. Функция обнаружения потери BPDU не поддерживается коммутаторами Catalyst с системным ПО Cisco IOS.

Краткое описание ролей портов протокола STP Для внутренних целей протокол STP каждому порту моста (или коммутатора) назначает роль на основе конфигурации, топологии, относительного положения порта в топологии и других факторов. Роль порта определяет поведение порта с точки зрения протокола STP. В зависимости от назначенной роли порт либо отправляет, либо принимает пакеты BPDU протокола STP и пересылает или блокирует трафик данных. В следующем списке приведено краткое описание каждой роли порта STP. Назначенный. Для каждого соединения (сегмента) выбирается один назначенный порт. Назначенный порт — это порт, ближайший к корневому мосту.

Этот порт отправляет пакеты BPDU по этому соединению (сегменту) и пересылает трафик на корневой мост. В сети с топологией сходимости STP все назначенные порты находятся в состоянии пересылки STP. Корневой. У моста может быть только один корневой порт. Корневой порт — это порт, ведущий к корневому мосту. В сети с топологией сходимости STP корневой порт находится в состоянии пересылки STP. Альтернативный. Альтернативные порты ведут к корневому мосту, но не являются корневыми портами. Альтернативные порты поддерживают состояние блокировки STP. Резервный. Это особый случай, когда два или более портов одного моста (коммутатора) связаны между собой напрямую или через общий носитель.

В этом случае один порт является назначенным, а остальные порты блокируются. Такой порт имеет роль резервного. Защита от петель STP Описание функции Функция защиты от петель STP обеспечивает дополнительную защиту от петель пересылки на уровне 2 (петель STP). Петля STP образуется, когда заблокированный порт STP в избыточной топологии ошибочно переходит в состояние пересылки. Обычно причина этого в том, что один из портов физически избыточной топологии (не обязательно заблокированный порт STP) перестает получать пакеты BPDU протокола STP. Работа протокола STP зависит от непрерывного приема и передачи пакетов BPDU на основе роли порта.

Назначенный порт передает пакеты BPDU, а неназначенный порт получает пакеты BPDU. Когда один из портов в физически избыточной топологии перестает принимать пакеты BPDU, протокол STP считает такую топологию как топологию без петель. В итоге заблокированный порт из альтернативного или резервного порта превращается в назначенный и переходит в состояние пересылки. В такой ситуации образуется петля. Функция защиты от петель выполняет дополнительные проверки.

Если пакеты BPDU больше не принимаются неназначенным портом, а защита от петель включена, то такой порт переводится в состояние блокировки вследствие возможности петли STP, а не в состояние прослушивания, самообучения (learning) или пересылки. Без функции защиты от петель порт принимает роль назначенного порта. Порт

Page 2

переходит в состояние пересылки STP и формирует петлю. Когда защита от петель блокирует несогласованный порт, в журнале регистрируется следующее сообщение: CatOS %SPANTREE-2-LOOPGUARDBLOCK: No BPDUs were received on port 3/2 in vlan 3. Moved to loop-inconsistent state. Cisco IOS %SPANTREE-2-LOOPGUARD_BLOCK: Loop guard blocking port FastEthernet0/24 on VLAN0050. Когда пакет BPDU принимается портом в состоянии блокировки вследствие возможности петли STP, этот порт переходит в другое состояние STP. Согласно полученному блоку BPDU это значит, что восстановление выполнено автоматически и вмешательство не требуется. После восстановления в журнале регистрируется следующее сообщение:

CatOS %SPANTREE-2-LOOPGUARDUNBLOCK: port 3/2 restored in vlan 3. Cisco IOS %SPANTREE-2-LOOPGUARD_UNBLOCK: Loop guard unblocking port FastEthernet0/24 on VLAN0050. Чтобы проиллюстрировать это поведение, рассмотрим следующий пример. Коммутатор A является корневым коммутатором. Коммутатор C не получает пакеты BPDU от коммутатора B из-за сбоя однонаправленного соединения между коммутатором B и коммутатором C. Без защиты от петель заблокированный порт STP на коммутаторе C переходит в состояние прослушивания STP по истечении времени, задаваемого таймером max_age, а затем переходит в состояние пересылки через промежуток, равный удвоенному значению forward_delay. В такой ситуации образуется петля.

Page 3

Когда функция защиты от петель включена, после обнуления таймера max_age заблокированный порт на коммутаторе C переходит в состояние блокировки вследствие возможности петли STP. Порт в состоянии блокировки вследствие возможности петли STP не предает пользовательский трафик, поэтому петля не образуется. (Состояние блокировки вследствие возможности петли фактически эквивалентно состоянию блокировки.) Замечания по настройке Функция защиты от петель включается для каждого порта отдельно. Однако поскольку функция защиты от петель блокирует порт на уровне STP, она блокирует несогласованные порты для каждой VLAN по отдельности (поскольку протокол STP настроен отдельно для каждой VLAN).

Значит, если пакеты BPDU не принимаются на магистральном порту только одной отдельной VLAN, то блокируется только эта VLAN (переводится в состояние блокировки вследствие возможности петли STP). По этой же причине, если эта функция включена в интерфейсе EtherChannel, блокируется весь канал отдельной VLAN, а не только одно соединение (так как EtherChannel с точки зрения протокола STP является одним логическим портом). На каких портах должна быть включена защита от петель? Наиболее очевидный ответ: на заблокированных портах. Однако это не совсем верно.

Защита от петель должна быть включена на неназначенных портах (точнее, на корневых и альтернативных портах) для всех возможных комбинаций активных топологий. Поскольку защита от петель не устанавливается для каждой VLAN по отдельности, один и тот же (магистральный) порт может быть назначенным в одной сети VLAN (VLAN) и неназначенным в другой. Следует также учитывать возможные сценарии перехода на другой ресурс при сбое. Рассмотрим следующий пример. По умолчанию защита от петель отключена. Для включения защиты от петель используется следующая команда: CatOS

Page 4