Giao thức STP và RSTP

1
Chủđề9:
Spanning tree protocol
Nhóm thựchiện: NguyễnTháiNgọc
NguyễnVănHòa
Lớp: ĐT8- K48. ĐạiHọc Bách Khoa Hà Nội
Các vấn đề
• Redundant topologies
• Spanning – tree protocol
2
Redundant Topologies
Độ tin cậycủamạng
•Rất nhiềucôngtyvàtổ chức đã phát triểnhoạt động củahọ dựatrênhệ thống mạng
máy tính.
•Việcthựchiện 100% thời gian hoạt động là không thể khả thi nhưng mục tiêu đặtralà
phải đảmbảo được 99.999% thờigianhoạt động.
• Độ tin cậycủahệ thống mạng được đảmbảotừ việc trang bị các thiếtbị
có độ tin cậy
cao đếnviệcthiếtkế các hệ thống dự phòng có khả năng chịulỗi và hộitụ nhanh để
vượt qua sự cố.
•Mạng có khả năng chịu đượclỗilànhờ có dự phòng. Dự phòng ởđây có nghĩalà
chuẩnbị những gì nhiềuhơnmứcbìnhthường.
3
Cấutrúcmạng chuyểnmạch
•Hệ thống mạng có thiếtbị dự
phòng sẽ có khả năng tồntạicao
hơn.
•Cấutrúcdự phòng sẽ loạitrừ mô
hình một điểmtập trung củasự cố.
•Cấutrúcmạng chuyểnmạch có
thể gây ra:

-Trậnbảoquảng bá.
-Chuyển nhiềulượtframe.
-Bảng địachỉ MAC không ổn
định.
Trận bão quảng bá
• Các gói tin multicasts và các gói tin quảng bá (broadcasts) là nguyên nhân gây ra các
cơnbảoquảng bá trên mạng.
• Làm cho hệ thống mạng bị tê liệtmột cách nhanh chóng.
4
Chuyển nhiềulượtframe
•Cấutrúcmạng chuyểnmạch dự phòng có thể làm cho thiếtbịđầucuốinhận được
nhiều frame trùng lặp nhau.
• Làm cho các thiếtbị tốn tài nguyên để xử lý nhiều frame không cầnthiết.
Cơ sở dữ liệu địachỉ MAC không ổn định
•Cấutrúcmạng chuyểnmạch dự phòng có thể làm cho các switch học đượcnhững
thông tin sai vềđịachỉ.
• Switch có thể sẽ học đượcmột địachỉ MAC trên một port mà trong khi địachỉ MAC
này thậtsự nằm trong port khác.
5
Spanning – Tree Protocol
Bridging loop
• Trong hệ thống gói lớp2 khôngcótrường TTL, do đónếuframe bị rơi vào vòng lặp
lớp2 củacấutrúcmạng chuyểnmạch thì nó sẽ lặp vòng đếnvôtận.
• Làm cho hệ thống tiêu tốnbăng thông và dẫn đếntêliệt.
6
Cấutrúcmạng không lặp
•Cấutrúcmạng không lặpgọilàcấu
trúc cây.
•Tương tự cấutrúcsaohay sao mở
rộng.

Mạng dự phòng và spanning - tree
•Thuật toán đượcsử dụng để tạocấu trúc logic không lặplàthuật toán spanning –
tree.
•Thuật toán này tốnkhánhiềuthời gian để hộitụ.
•Mộtthuậttoánmớihơngọilàrapid spanning - tree vớithời gian tính toán cấutrúc
logic không vòng lặpngắnhơn.
7
IEEE802.1d
• Ethernet bridge và switch có thể triển khai giao thức spanning – tree IEEE802.1d và
sử dụng thuật toán spanning – tree để xây dựng cấutrúcmạng ngắnnhất không vòng
lặp(loop free shortest path network).
• Đường đingắnnhất đượctínhtrêncơ sở tích lũycácgiá trị kếtnối. Các giá trị kếtnối
này lạidựatrêntốc độ củakếtnối đó.
Spanning – Tree Protocol
• Giao thức Spanning – tree phảichọnramột điểm làm gốcgọilàroot bridge.
•Cácđường liên kết được xem xét và tính toán để phân nhánh ra tạo thành cấutrúc
mạng theo dạng hình cây, bảo đảmrằng chỉ có một đường duy nhất đitừ gốc đếntừng
node trong mạng.
•Những đường kếtnối nào dư thừa trong cấutrúchìnhcâysẽ bị khóa lại (blocked).
8
BPDU
• Giao thức Spanning – tree đòi hỏicácthiếtbị mạng phải trao đổi thông tin với nhau để
có thể phát hiệnravònglặp trong mạng.Link nào gây nguy cơ lặpsẽđược đưavào
trạng thái khóa.
• Thông điệp đượctraođổinàyđượcgọilàBridge Protocol Data Unit (BPDU).
•Trêncáckếtnốibị khóa tuy không nhậndữ liệunhưng vẫnnhận các gói BPDU để
xác định kếtnối còn hoạt động hay không.
•Nếucómộtkếtnốibịđứthay mộtthi
ếtbị bị hư hỏng thì cấutrúchìnhcâymớisẽ
được tính toán lại.

BPDU
9
Chứcnăng của BPDU
•Tạoracấutrúchình cây cho mạng.
•Lựachọn root switch cho cây.
• Tính toán đường đi ngắnnhất tới root switch.
•Lựachọn Designated switch.
•Lựachọn root port cho mỗi switch không phảilàgốc.
•Lựachọn Designated port.
•CácNon- designated port sẽđược khóa lại.
Spanning - Tree
10
Lựachọn Root bridge
• BPDUs chứa thông tin Bridge ID (BID) sẽđượctraođổivới nhau.
• BID bao gồm 2 trường đó là giá trịđộưu tiên (Bridge priority) mặc định là 32768 và
địachỉ MAC củaswitch đó.
•Cóthể lựachọn root switch bằng cách cấu hình cho giá trịđộưu tiên nhỏ hơn giá trị
mặc định.
•Mặc định các gói BPDU đượcgửi đi 2 giây /1 lần.
Các trạng thái Port Spanning - Tree
11
Các trạng thái Port Spanning - Tree
Blocking: Port chỉ nhận các gói BPDU, các gói dữ liệu khác sẽ bị hủy. Mất 20 giây để
chuyển sang trạng thái tiếp theo.
Listening: Switch chỉ xác đinh xem port này có kếtnốivề gốcvới chi phí thấpnhấthay
không, có tạo vòng lặp hay không. Nếu port này không đượcchọn làm port gốcvàcũng
không đượcchọn làm port nối vào segment của LAN thì port này sẽđược đưavàotrạng
thái khóa.Trạng thái listening kéo dài khoảng 15 giây, gọilàkhoảng thờigianchờ
chuyểntrạng thái ( Forward delay).
Learning: Port chưachuyểngóidữ li

ệucủa user nhưng bắt đầu đọc địachỉ MAC từ các
gói dữ liệunhận đượcvàxử lý gói BPDU. Trạng thái learning cũng kéo dài khoảng 15
giây và cũng đượcgọilàkhoảng thờigianchờ chuyểntrạng thái.
Forwarding: Port chuyển gói dữ liệucủa user, học địachỉ MAC và xử lý các gói BPDU.
Disabled: Trạng thái này là do ngườiquảntrị cấuhìnhhoặcbản thân port không có kết
nốihay bị hư.
Spanning – Tree tính toán lại
•Saukhihệ thống mạng chuyểnmạch hộitụ, tấtcả các port trên switch và bridge đều
ở trạng thái forwarding hoặc blocked.
•Khicấutrúcmạng có sự thay đổi, switch và bridge sẽ tính toán lạicấutrúchìnhcây
và có thể cảntrở cho giao thông mạng của user khi đang trong quá trình tính toán.
•Thờigianhộitụ theo chuẩn IEEE802.1D cho cấutrúchìnhcâymớilà50 giây.
12
Rapid Spanning – Tree Protocol
•Giaothức Rapid Spanning – Tree được định nghĩa trong chuẩn IEEE802.1W. Giao
thứcgiảiquyếtcácvấn đề sau:
- Làm rõ hơnvaitròvàtrạng thái củaport.
- Định nghĩacácloạikếtnốicóthể chuyển nhanh sang trạng thái truyềndữ liệu.
- Cho phép các switch trong mạng đãhộitụ tự gửi các gói BPDU củanóchứ không
chỉ các BPDU của root bridge.
Trạng thái củaRSTP
•Trạng thái blocked được đổi tên thành trạng thái discarding. Port loạibỏđóng vai trò
dự phòng.
•Nếu designated port bị sự cố thì port loạibỏ sẽđượcthaythế cho port đó trong cùng
segment.
13
RSTP port designation
Các dạng kếtnối trong RSTP
•Cáckếtnối được phân thành các loạinhư point-to-point, edge-type, và shared. Sự
thay đổi này cho phép khi kếtnốibị hỏng thì mạng chuyểnmạch có thể học đượcmột

cách nhanh chóng.
•Kếtnối point-to-point và edge-type sẽđượcchuyểnvàotrạng thái forwarding ngay lập
tức.
•Thờigianhộitụ sẽ không lâu hơn 15 giây kể từ khicósự thay đổi.
14
Các dạng kếtnối trong RSTP
Tổng kết
•Cácyếutố cơ bảncủacấutrúcmạng dự phòng.
•Lợi ích và nguy cơ củamạng dự phòng.
•Nguyênlýcủa Spanning – tree trong các đường dự phòng củamạng chuyểnmạch.
•Cácyếutố cơ bản trong hoạt động của Spanning – tree.
• Quá trình lựachọn root bridge.
•Cáctrạng thái của Spanning – tree.
• Rapid Spanning – Tree Protocol.
15
Thank you !