Руководство по эксплуатации Cisco Catalyst - настройка STP

Ошибки протокола связующего дерева и соответствующие рекомендации по разработке Интерактивный: в данном документе содержится анализ конкретного устройства Cisco.

Содержание Общие сведения Предварительные условия Требования Используемые компоненты Условные обозначения Базовые сведения Сбой протокола связующего дерева Сходимость связующего дерева Несоответствие дуплексных режимов Однонаправленный канал Повреждение пакетов Ошибки ресурсов Ошибка конфигурации PortFast Проблемы неудачных настроек параметров и диаметра STP Ошибки программного обеспечения Поиск и устранение неисправностей Используйте схему сети Определение места расположения мостовой петли Быстрое восстановление подключения и готовность к следующему Проверьте порты Поиск ошибок ресурсов Отключите ненужные функции Полезные команды Проектирование STP, минимизирующее вероятность будущих неисправностей Знание места расположения корневого моста Знание места размещения избыточных ресурсов Минимизируйте число заблокированных портов Не отключайте протокол STP, даже если он не используется Не подпускайте трафик к административной VLAN и старайтесь не охватывать одной VLAN всю сеть Дополнительные сведения Общие сведения В этом документе представлен список рекомендаций, которые помогут в построении безопасной сети с использованием мостов для коммутаторов Cisco Catalyst, использующих Catalyst OS (CatOS) и программное обеспечение Cisco IOS®.

В данном документе рассматриваются несколько общих причин неисправностей протокола связующего дерева (STP) и информация, которая поможет установить источник проблем. В документе также представлена примерная схема, которая поможет свести к минимуму количество проблем с STP и в которой легко устраняются неисправности. Предварительные условия Требования Для данного документа нет особых требований.

Стр. 1

Используемые компоненты Данный документ не ограничен отдельными версиями программного и аппаратного обеспечения. Условные обозначения Дополнительные сведения об условных обозначениях в документах см. в статье "Технические рекомендации Cisco. Условные обозначения". Базовые сведения В этом документе не рассматриваются базовые операции STP. Описание работы STP можно просмотреть в следующем документе: Общие сведения и настройка протокола связующего дерева (STP) на коммутаторах Catalyst В этом документе не рассматривается протокол Rapid STP (RSTP), определенный в IEEE 802.1w.

Кроме того, в данном документе не рассматривается протокол MST (протокол множественных связующих деревьев), определенный в IEEE 802.1s. За более подробной информацией по протоколам RSTP и MST обратитесь к следующей документации: Общие сведения о протоколе MSTP (протокол множественных связующих деревьев, 802.1s); Общие сведения о протоколе быстрого связующего дерева (802.1w). За более подробной информацией об устранении неисправностей STP для коммутаторов Catalyst, работающих под управлением ПО Cisco IOS, обратитесь к документу Устранение неисправностей STP на коммутаторе Catalyst при работе ПО Cisco Integrated IOS (внутренний режим).

Сбой протокола связующего дерева Основная функция алгоритма связующего дерева (STA) заключается в отсечении петель, созданных резервными каналами связи в сетях с мостовыми подключениями. STP работает на уровне 2 модели взаимодействия открытых систем (OSI). При помощи BPDU (сообщения протокола моста), которыми обмениваются мосты, STP выбирает порты, которые пересылают или блокируют трафик. В некоторых конкретных случаях может произойти сбой данного протокола и, в зависимости от схемы сети, решить данную проблему бывает очень сложно. В этой определенной области самая главная часть устранения неисправностей проводится еще до того, как возникнет проблема.

Сбой работы протокола STA обычно приводит к возникновению мостовой петли. Большинство клиентов, звонящих в центр технической поддержки Cisco по вопросам неисправностей с протоколом связующего дерева, подозревают в их происхождении наличие ошибок, однако ошибки редко являются причинами этих неисправностей. Даже если это проблема программного обеспечения, мостовая петля в среде STP все равно будет возникать из-за порта, который должен блокировать трафик, однако вместо этого он его пересылает. Сходимость связующего дерева Пример первоначального схождения связующего дерева можно просмотреть во flash-анимации работы протокола связующего дерева .

В примере также разъясняется, почему заблокированный порт переходит в режим пересылки из-за избыточных потерь BPDU, что приводит к сбоям в работе протокола STA. Остальная часть данного документа содержит список различных ситуаций, которые могут вызывать сбои STA. Большинство этих сбоев возникает из-за больших потерь BPDU. Потери приводят к тому, что заблокированные порты переходят в режим пересылки.

Стр. 2

Несоответствие дуплексных режимов Несоответствие дуплексных режимов в соединениях типа "точка-точка" является очень распространенной ошибкой настройки. При включении полнодуплексного режима с одной стороны соединения и включении режима автосогласования с другой стороны соединение будет работать в полудуплексном режиме. (Порт, для которого установлен полнодуплексный режим, более не участвует в согласовании.) В худшем случае у моста, посылающего BPDU, включен полудуплексный режим порта, а для порта равноправного узла на другом конце соединения включен полнодуплексный режим. В вышеуказанном примере дуплексное несоответствие на канале между мостами A и B может легко привести к замкнутой петле.

Поскольку у моста B настроен полнодуплексный режим, он не выполняет контроль несущей перед доступом к соединению. Мост B начинает передачу кадров даже если мост A уже использует канал. В этой ситуации возникает ошибка для A; мост A обнаруживает коллизию и перед повторной попыткой передачи кадра запускает алгоритм задержки. При наличии достаточного трафика от B к A каждый пакет (включая BPDU) пересылаемый A, задерживается или вызывает коллизию и сбрасывается. С точки зрения протокола STP поскольку мост B больше не получает BPDU от A, мост B теряет корневой мост. Это приводит к тому, что B разблокирует свой порт, подключенный к мосту C, в результате чего возникает петля.

При любом возникновении несогласованности дуплексных параметров на консолях коммутаторов Catalyst, работающих под управлением ПО CatOS и ПО для Cisco IOS, отображаются следующие сообщения об ошибках: CatOS CDP-4-DUPLEXMISMATCH: Full/half duplex mismatch detected on port [mod]/[port] ПО для Cisco IOS %CDP-4-DUPLEX_MISMATCH: duplex mismatch discovered on FastEthernet5/1 (not half duplex), with TBA05071417(Cat6K-B) 4/1 (half duplex). Проверьте дуплексные параметры и при несогласованности настройте их должным образом. Дополнительную информацию об устранении неисправностей при несоответствии дуплексных параметров см.

в документе Поиск и устранение неисправностей и настройка автоматического согласования Ethernet 10/100/1000 Мбит в полудуплексном и дуплексном режимах. Однонаправленный канал Однонаправленные каналы часто приводят к образованию мостовых петель. В оптоволоконных каналах необнаруженные ошибки часто приводят к образованию однонаправленных каналов. Другой причиной являются неисправности в приемопередатчике. Все, что может привести к поддержанию однонаправленного соединения, очень опасно по отношению к STP. Это объясняется на примере:

Стр. 3

Предположим, соединение между A и B является однонаправленным. В соединении сбрасывается трафик от A к B и в то же время передается трафик от B к A. Предположим, что до того, как соединение стало однонаправленным, мост B был заблокирован. Однако порт можно заблокировать только если он получает BPDU от моста с более высоким приоритетом. Поскольку в данном случае все BPDU, исходящие от A, теряются, мост B переключает порт, направленный на A, в состояние пересылки и пересылает трафик. Это приводит к образованию петли. Если этот сбой происходит при запуске, STP не может правильно провести объединение.

В случае несогласованности дуплексных параметров перезагрузка ненадолго решает проблему; а в данном случае перезагрузка мостов не оказывает абсолютно никакого эффекта. Для обнаружения однонаправленных соединений до образования петли пересылки компания Cisco разработала и внедрила протокол обнаружения однонаправленных соединений (UDLD). Данная функция позволяет обнаруживать неправильную разводку кабелей или однонаправленные соединения на уровне 2 и автоматически разрывать возникающие петли, отключая некоторые порты. Запускайте UDLD в среде с мостами при любой возможности. Дополнительную информацию по использованию UDLD см.

в документе Общие сведения и настройка протокола обнаружения однонаправленных соединений. Повреждение пакетов Повреждение пакетов также может привести к таким сбоям. Если в соединении наблюдается высокий уровень физических ошибок, может произойти потеря определенного количества последовательных BPDU. Эта потеря может привести к тому, что заблокированные порты переходят в режим пересылки. Это случается достаточно редко, поскольку по умолчанию установлены умеренные параметры STP. Для перехода заблокированного порта в режим пересылки он не должен получать BPDU в течение 50 секунд. Успешная передача единственного BPDU приводит к разрыву петли.

Такое обычно происходит при неосторожной настройке параметров STP. Примером такой настройки может быть уменьшение максимального времени устаревания (max-age). Повреждение пакетов может быть вызвано несогласованностью дуплексных параметров, плохими кабелями или неверной длиной кабеля. Описание выходных данных счетчика ошибок ПО CatOS и Cisco IOS см. в документе Устранение неисправностей портов и интерфейсов коммутаторов. Ошибки ресурсов Даже в высокопроизводительных коммутаторах, в которых большая часть функций коммутации выполняется аппаратно при помощи специальных микросхем ASIC, используется программная реализация STP.

Если по какой-либо причине на ЦП моста приходится чрезмерная нагрузка, для передачи BPDU может не хватить ресурсов. Обычно STA не очень загружает процессор и имеет приоритет перед другими процессами. В разделе Поиск ошибок ресурсов данного документа приведены некоторые данные по количеству экземпляров STP, с которым могут работать определенные платформы. Ошибка конфигурации PortFast PortFast является функцией, обычно разрешенной для порта или интерфейса, соединенного с хостом. Если этот порт используется для установления соединения, мост пропускает первые стадии STA и переключается непосредственно в режим пересылки. Внимание!

Функцию PortFast нельзя использовать на портах или интерфейсах коммутаторов, подключенных к другим коммутаторам, концентраторам или маршрутизаторам. В противном случае в сети может образоваться петля.

Стр. 4