Использование протокола связующего дерева в VLAN (Лабораторная работа № 4)

Лабораторная работа № 4
Использование протокола
связующего дерева В VLAN

Цель работы: настроить работу протокола STP и фирменных протоколов Cisco для поддержки резервных связей в VLAN.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

1 Протокол связующего дерева и виртуальные ЛВС

При организации работы виртуальных локальных сетей необходимо решить еще одну задачу – обеспечить их применение в сочетании со средствами протокола STP. В сетевой среде, основанной на использовании виртуальных локальных сетей, как и в любой другой коммутируемой сети, могут присутствовать избыточные каналы и возникать циклы, поэтому должен применяться протокол STP. Но при этом обнаруживаются определенные сложности, связанные с тем, что при использовании виртуальных локальных сетей программное обеспечение STP фактически вынуждено учитывать наличие множества разных широковещательных доменов (соответствующих каждой виртуальной локальной сети).

Для поддержки функциональных средств STP в сетевой среде, основанной на использовании виртуальных локальных сетей, предусмотрены три метода:

– протокол формирования общего распределенного связующего дерева (Common Spanning Tree, CST);

– расширенный протокол формирования отдельного распределенного связующего дерева для каждой виртуальной локальной сети (Per VLAN Spanning Tree Plus, PVST);

– расширенный протокол формирования отдельного распределенного связующего дерева для каждой виртуальной локальной сети+ (PVST+).

Протокол CST применяется в сочетании с протоколом IEEE 802. lq и предусматривает просто создание единого распределенного связующего дерева для всей коммутационной инфраструктуры независимо от количества поддерживаемых виртуальных локальных сетей. Для всей физической сети формируется единая топология STP; при этом все виртуальные локальные сети вынуждены использовать эту топологию.

Протокол PVST применяется в сочетании с протоколом ISL компании Cisco. В нем предусмотрено использование отдельной топологии STP для каждой виртуальной ЛВС.

Протокол PVST+ представляет собой усовершенствование протокола PVST и обеспечивает функциональную совместимость между сетью CST и PVST. По сути программное обеспечение PVST+ отображает распределенные связующие деревья PVST на распределенное связующее дерево CST, создавая своего рода «шлюз обмена данными по магистральному каналу».

1.1 Общее связующее дерево

Спецификацию IEEE 802.lq называют общим связующим деревом. Еще ее называют одиночным связующим деревом (Mono-Spanning Tree), потому что она использует только один экземпляр связующего дерева независимо от размера коммутируемой сети второго уровня.

Стандарт общего связующего дерева по умолчанию действует на всех виртуальных ЛВС, и все коммутаторы вовлекаются в процесс выявления корневого моста, после чего создают с ним связь. Обычно применение общего связующего дерева не позволяет оптимизировать размещение корневого моста.

Общее связующее дерево имеет ряд преимуществ. Один экземпляр связующего дерева означает, что на полосу пропускания приходится меньше модулей BPDU. По этой же причине коммутаторы выполняют меньше работы по обработке связующего дерева.

Но в большой сети недостатки, как правило, перевешивают достоинства. При единственном корневом мосте путь, имеющий лучшую стоимость для корневого моста, может оказаться не самым производительным способом отправки данных для некоторых пользователей. Другой недостаток общего связующего дерева заключается в том, что топология связующего дерева увеличивается в размерах, чтобы можно было найти все порты в сети. Если топология сети слишком велика, это может приводить к задержкам при обновлении и конвергенции.

1.2 Связующее дерево для каждой виртуальной ЛВС

Протокол связующего дерева плохо масштабируется в крупных коммутируемых сетях. В больших коммутируемых сетях могут происходить задержки получения модулей BPDU, что, в свою очередь, может нарушать стабильность базы данных протокола связующего дерева. Задержки в крупных коммутируемых сетях также могут порождать проблемы с конвергенцией, т.е. сеть не будет пересылать фреймы.

Для решения проблем задержки модулей BPDU и конвергенции компания Cisco создала отдельный экземпляр связующего дерева для каждой виртуальной ЛВС. Он, по сути, уменьшает реализации протокола связующего дерева, что упрощает работу коммутаторов. Кроме того, благодаря этой реализации каждая виртуальная ЛВС имеет уникальную топологию протокола связующего дерева для корневого моста, стоимости порта, стоимости пути и приоритета.

Использование связующего дерева для каждой виртуальной ЛВС обеспечивает и предотвращение сетевых петель, но только в пределах каждой виртуальной сети. Вот преимущества, которые предлагает этот стандарт:

– сокращается время повторного вычисления связующего дерева при конвергенции коммутируемой сети;

– уменьшается топология связующего дерева;