Сети и системы телекоммуникаций. Дополнительные...

Сети и системы телекоммуникаций

Дополнительные функции коммутаторов

ИМКН УрФУ

2

Сети и системы телекоммуникаций. Дополнительные функции коммутаторов

Место в модели OSI

Виртуальные локальные сети (VLAN)

Связующее (остовное) дерево (Spaning Tree)

Агрегация каналов

Управление потоком

План

3



Физический

Канальный

Сетевой

Транспортный

Сеансовый

Представления

Прикладной

4


Виртуальные локальные сети (Virtual Local Area Networks, VLAN) – технология разделения единой сети на несколько логических сетей, изолированных друг от друга

Типы VLAN:• На основе коммутатора (нетеггированные)• Теггированные

VLAN

5


VLAN на основе коммутатора

6


VLAN между коммутаторами

7



8



9



+ Тег с номером VLAN

10


Стандарт IEEE 802.1Q

ТипАдрес отправителя

6 байт

Адрес получателя

6 байт 2 байта 4 байта

CRC32

46-1496 байт

ДанныеТип

2 байта 2 байта

Тег

Поле Тип стандартного кадра:• 0x8100 – указатель, что кадр с VLAN

Тег – содержит номер VLAN

Второе поле Тип – код протокола уровня выше

11


Возможно ли такое соединение коммутаторов?

Кольцо в Ethernet

12



13



14



15



16



17



18


Ethernet не допускает кольцевых соединений• Кадры будут бесконечно переходить из

коммутатора в коммутатор

Низкая надежность:• Случайно достали/Сломался кабель• Сломался порт• Сломался коммутатор

Ошибки конфигурации:• Включили кабель в неправильный порт – вся сеть

не работает


19


Технология автоматического отключения дублирующих соединений

Spanning Tree Protocol

20


При потере связи отключенные соединения включаются автоматически

Spanning Tree Protocol

21


Стандарт IEEE 802.1D

Этапы работа протокола:• Выбор корневого коммутатора• Определение кратчайших путей до корневого

коммутатора• Отключение всех остальных соединений

Сообщения протокола:• Bridge Protocol Data Units (BPDU)• Отправляются каждые 2 секунды• Рассылаются на групповой адрес STP

01:80:C2:00:00:00

Spanning Tree Protocol (STP)

22


Выбирается на основе идентификатора (ID):• Коммутатор с минимальным ID в сети выбирается

корневым

Идентификатор коммутатора:• MAC-адрес• Дополнительно – поле приоритета коммутатора

Алгоритм выбора:• Каждый коммутатор рассылает BPDU со своим ID

на роль корневого коммутатора• Если коммутатор получит BPDU с ID, меньшим,

чем у него самого, то считает его корневым• Коммутатор рассылает BPDU нового корневого

коммутатора

Выбор корневого коммутатора

23


1

Выбор корневого коммутатора

2

3

4

5

24


После того, как выбран корневой коммутатор все остальные рассчитывают кратчайшие пути до него

• Кратчайший путь – некоторое число, зависит от количества промежуточных коммутаторов и скорости соединения

Коммутаторы рассылают на все порты BPDU с минимальным расстоянием до корневого коммутатора

Расчет кратчайшего пути

25


Вес пути

Скорость соединения Стоимость соединения в STP 802.1D

4 Mbit/s 250

10 Mbit/s 100

16 Mbit/s 62

100 Mbit/s 19

1 Gbit/s 4

2 Gbit/s 3

10 Gbit/s 2

26


1

Выбор кратчайшего пути

2

3

4

5

4

4

27


1

Выбор кратчайшего пути

2

3

4

5

4

4

8

8

88

12

12

28


1

Отключение портов

2

3

4

5

4

4

8

8

88

12

12

29


1

Автоматическое включение портов

2

3

4

5

4

4

8

88

12

12

30


1

Автоматическое включение портов

2

3

4

5

4

4

8

88

12

12

31


Порты коммутатора при использовании STP могут находится в следующих состояниях

• Listening – порт обрабатывает BPDU, но не передает данные

• Learning – порт не передает кадры, но изучает MAC-адреса в поступающих кадрах и формирует таблицу коммутации

• Forwarding – порт принимает и передает кадры данных и BPDU

• Blocking – порт заблокирован чтобы избежать кольцевого соединения

• Disabled – порт выключен администратором

Состояние портов в STP

32


Переход от состояния Listening до Forwarding занимает 30 секунд

• Достаточно долго для современных крупных и часто меняющихся сетей

RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)• Улучшенная версия STP• Срабатывает быстрее при подключении

оборудования и изменении конфигурации сети• Стандарт 802.1w

STP и VLAN• Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP), 802.1s• Отдельное связующее дерево для каждого VLAN

Развитие STP

33


I think that I shall never seeA graph more lovely than a tree.A tree whose crucial propertyIs loop-free connectivity.A tree that must be sure to spanSo packets can reach every LAN.First, the root must be selected.By ID, it is elected.Least-cost paths from root are traced.In the tree, these paths are placed.A mesh is made by folks like me,Then bridges find a spanning tree.

Radia Perlman

34


STP• Автоматическое отключение дублирующих

связей между коммутаторами• Цель - повышение надежности

Агрегация каналов• Одновременное использование нескольких

каналов связи между коммутаторами/сетевыми устройствами

• Цель – повышение производительности• Дополнительная цель – повышение надежности


35



4 x 1 Гб/с = 4 Гб/с

36


Стандартное решение• Link Aggregation Control Protocol (LACP)• IEEE 802.1AX (ранее 802.3ad)• IEEE 802.1aq – агрегация каналов между

несколькими коммутаторами (Split multi-link trunking)

Решения производителей• Cisco EtherChannel (основа для стандарта IEEE

802.3ad)• Juniper Aggregated Ethernet• AVAYA Multi-Link Trunking


37


Для предотвращения перегрузки в Ethernet включили функцию управления потоком

• Стандарт IEEE 802.3x, 1997 г.• Единственная функция Pause – приостановка

передачи кадров отправителем на некоторое время

Специальный тип кадра Ethernet• Поле тип: 88-08• Формат подуровня управления MAC• Код операции PAUSE: 00-01 (других пока нет)• Можно задать время паузы


38


Мы рассмотрели дополнительные функции коммутаторов на канальном уровне

Современные коммутаторы могут работать и на более высоких уровнях

Примеры функций сетевого уровня• Маршрутизация• Маршрутизация между VLAN• Ограничение доступа к портам коммутатора по

IP-адресам

Примеры функций более высокого уровня• Авторизация пользователей

Функции коммутаторов и модель OSI

39



Виртуальные локальные сети (VLAN)

Связующее (остовное) дерево (Spanning Tree)



Итоги

40


Вопросы?

Сети и системы телекоммуникаций. Дополнительные...

Education