STP, RSTP und MSTP. 8. Juli 2004 SS 2004 Veranstaltungsnummer

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1 STP, RSTP und MSTP Volesung Rechnenetze und Intenet Fotgeschittene Themen 8. Juli 2004 SS 2004 Veanstaltungsnumme Guido Wessendof Zentum fü Infomationsveabeitung Westfälische Wilhelms-Univesität Münste STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 1 Themen Spanning Tee Potocol (STP) Rapid Spanning Tee Potocol (RSTP) Multiple Spanning Tee Potocol (MSTP) STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 2

2 Spanning Tee Potocol (STP) lgohyme (von Radia Pelman) I think that I shall neve see gaph moe lovely than a tee. tee whose cucial popety Is loop-fee connectivity. tee that must be sue to span So packets can each evey LN. Fist, the oot must be selected. y ID, it is elected. Least cost paths fom oot ae taced. In the tee, these paths ae placed. mesh is made by folks like me, Then bidges find a spanning tee. STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 4

3 Spanning Tee lgoithmus (ST) estandteil von IEEE 802.1D Pat 3: Media ccess ontol (M) idges, Kapitel 8 entwickelt von Radia Pelman Gundpinzip: ufbau eines Loop-feien aumes ausgehend von einem -Punkt edundante Wege sind elaubt, abe nu genau eine daf aktiv sein STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 5 Spanning Tee Pocess 1. initial: uswahl eine -idge (idge mit kleinste idge-id) dazu: jede idge hat alle Pots im locking-mode geht davon aus, selbe -idge zu sein, d.h. vesendet onfiguation-pdus mit -Path-ost=0 (PDU = idge Potocoll Data Unit) idge-id: 8 Oktetts = 2 Oktetts Pioität + 6 Oktetts M-desse 2. kalkulieen des küzesten Wegs (Path) von einem selbe zu -idge ufsummieen de Path-osts Richtung -idge Kosten i.d.r. abhängig von de Inteface-Geschwindigkeit 3. fü jedes Segment uswahl eine Designated-idge, d.h. idge mit dem küzesten Weg zu -idge (-Path-ost) 4. fü jede idge uswahl des -Pots ( küzeste Path zu -idge) voangig Pots mit diektem Link zu -idge 5. fü jede idge uswahl de am ST-Pozess teilnehmenden Pots, d.h. des -Pots plus ggf. de eigenen Desginated-idge-Pots 6. alle andeen Pots weden ltenate-pots, d.h. bleiben/gehen in locking-mode Nomaleweise ist de Pozess deteministisch und stabilisiet sich. Die ausgewählte -idge sendet onf.-pdus alle Hello-Time -Sekunden (Default=2s) aus. STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 6

4 STP-eispiel idge-id=1 -ID=1 -Path-ost=0 d d E d d d b d D F 100 d b d b idge-id=2 -ID=1 -Path-ost=10 idge-id=4 -ID=1 -Path-ost=20 idge-id=5 -ID=1 -Path-ost=110 idge-id=3 -ID=1 -Path-ost=10 idge-id=6 -ID=1 -Path-ost=20 = -Pot d = Designated-Pot b = locking-pot x = Path-ost STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 7 Pot-States Disabled keine Fame-Veabeitung (wede Nutze-Fames noch PDUs) Pot wid nicht im ST-Pozess beücksichtigt locking keine Nutze-Fame-Veabeitung kein ufbau de idgetabelle Teilnahme am ST-Pozess (Senden und Empfangen von PDUs) Listening Vostadium zum Leaning keine Nutze-Fame-Veabeitung kein ufbau de idgetabelle Teilnahme am ST-Pozess (Senden und Empfangen von PDUs) Leaning Vostadium zum Fowading keine Nutze-Fame-Veabeitung ufbau de idgetabelle aufgund empfangene Fames weitee Teilnahme am ST-Pozess Fowading Nutze-Fame-Veabeitung weitee ufbau de idgetabelle weitee Teilnahme am ST-Pozess STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 8

5 Pot-States (2) (3) (5) (4) (5) bb.: 802.1D-Standad 1. Pot enabled (vom Mgmt. ode duch Initialisieung) 2. Pot disabled (vom Mgmt. ode duch Fehle) 3. vom ST als Designated- ode -Pot ausgewählt 4. vom ST als ltenate-pot ausgewählt 5. Fowading-Time abgelaufen bb.: isco locking Fowading = Max-ge + 2x Fwd-Delay = bis zu 50 Sekunden! STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 9 Rapid Spanning Tee Potocol

6 Rapid Spanning Tee Potocol (RSTP) IEEE 802.1w abwätskompatibel zu 802.1D, d.h. inteopeabel mit hekömmlichen STP-idges nicht meh Time-basiet wie 802.1D, Konvegenz-Zeiten < 1s möglich! gleiche ST zu Topologie-Kalkulation. idgeund Pot-Pioitäten wie bishe STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 11 Ändeungen gegenübe 802.1D neue Pot-Zustände (Pot-States) und Pot- Rollen (Pot-Roles) neues PDU-Fomat und PDU-Handling neue idge-idge-handshake-mechanismus neue Topologie-hange-Notification (TN) STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 12

7 Pot-States und Pot-Roles 802.1D States: Disabled, locking, Listening, Leaning, Fowading Roles:, Designated, locking (States nicht kla opeational tennba, z.. locking- und Listening- Pots leiten keinen Vekeh weite und lenen keine M-dessen) 802.1w States: Discading, Leaning, Fowading Roles:, Designated, ltenate, ackup (Po Pot wid Role in Vaiable festgehalten und ist vom jeweiligen State entkoppelt woden) STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 13 -Pot Pot-Role = -Pot je idge de am nächsten zu gelegene Pot nu -idge selbe einzige idge ohne -Pots STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 14

8 Designated-Pot Pot-Role d d d = -Pot d = Designated-Pot diejenige idge, welche die besten PDUs im Segement vesendet, stellt den zugehöigen Designated-Pot - und Designated-Pots bilden den aktiven Spanning-Tee, d.h. die Pfade, auf denen Pakete weitegeleitet weden STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 15 ltenate-pot Pot-Role a d d d = -Pot d = Designated-Pot a = ltenate-pot ltenate-pots empfangen bessee PDUs andee idges auf gleichem Segment ltenate- und ackup-pots (s.u.) entspechen dem locking-state in 802.1D STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 16

9 ackup-pot Pot-Role a d d d b = -Pot d = Designated-Pot a = ltenate-pot b = ackup-pot ackup-pots empfangen bessee PDUs von de gleichen idge auf dem gleichen Segment STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 17 Neues PDU-Fomat = aktualisiete Felde konfiguieba konfiguieba und von gesetzt Potocol ID (2 Oktetts) Vesion (1 Oktett) PDU Type (1 Oktett) Flags (1 Oktett) ID (8 Oktetts) Path ost (4 Oktetts) idge ID (8 Oktetts) Pot ID (2 Oktetts) Message ge (2 Oktetts) Max ge (2 Oktetts) Hello Time (2 Oktetts) Fowading Delay (2 Oktetts) Vesion 1 Length (2 Oktetts) it 0 Topology hange it 1 Poposal it 2/3 Pot Role 00 Unknown 01 ltenate/ackup Designated it 4 Leaning it 5 Fowading it 6 geement it 7 Topology hange K Vesions-Feld fü RSTP=2 (STP=0, MSTP=3) hekömmliche 802.1D-idges müssen diese Pakete vewefen! 802.1D hat nu its 0 und 7 im Flag-Feld genutzt. RSTP nutzt zusätzlich die vebleibenden 6 its fü Pot-State- und Pot-Role-ngaben Handshaking zwischen RSTP-idges (Poposal/geement-Sequenzen) Vesion 1 Length Feld fü Vesion-1-idges (Inhalt imme 0) STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 18

10 Neues PDU-Handling PDU-Geneieung in 802.1D geneiet eine Nicht--idge nu dann PDUs, wenn PDUs am -Pot empfangen wuden (PDU-Relaying anstatt PDU-Geneieung in 802.1w geneieen idges alle Hello-Time -Sekunden (Default=2s) eigene PDUs schnellees ustimen in 802.1D timen Pot-Zustände est nach Max-ge-Time - Sekunden (Default=20s) aus in 802.1w stellen alle Hello-Time Sekunden (Default=2) empfangene PDUs einen Keep-live-Mechanismus zwischen idges da. Wenn 3 PDUs in Folge fehlen vefällt ein Pot-State» und dies bezieht sich diekt auf die Nachba-idge und nicht wie in 802.1D auf igendeine idge auf dem Weg zu -idge (schnellee Fehle-Ekennung) STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 19 Neues PDU-Handling (2) sofotiges kzeptieen untelegene -PDUs (infeio PDUs) iscos ackbonefast -Featue sofot PDU geement Infeio-PDU I am sofot PDU mit - und Fow.-Poposal STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 20

11 Rapid-Fowading Edge-Pots iscos PotFast -Featue Pots ohne Loop-Gefah, d.h. z.. Ps/Seve, können diekt auf Fowading geschaltet weden vom dministato po Pot zu konfiguieen Unteschied zu PotFast : sobald dennoch PDUs empfangen weden, weden jeweilige Pots zu nomalen ST-Pots Point-to-Point-Links ekannt am Voll-Duplex-Mode des Pots Halb-Duplex-Pots können shaed Medium mit vielen andeen idges sein (dann Leaning notwendig) zwischen - und Designated-Non-Fowading-Pots STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 21 Konvegenz in 802.1D E D F 1. ein neue Link zwischen und kommt hoch 2. sofot gehen die Pots in Listening-Mode (Vekeh wid blockiet) 3. popagiet PDUs Richtung lätte 4. und D popagieen günstigee -PDUs weite 5. F empfängt von D -PDUs und geht sofot in locking-mode 6. nach 2x Fowad-Delay (Listening+Leaning=15+15=30s) geht Link zwischen und in Fowad-Mode. lso waen idges, und D fü 30s isoliet! STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 22

12 Konvegenz in 802.1w E D F + keine Time involviet + nach lockieen eine Vebindung ustausch von Poposal/geement-DPU- Sequenz bis zu Wiedefeischaltung (ms!) kuze PDU-Welle läuft den aum unte 1. ein neue Link zwischen und kommt hoch 2. sofot gehen beide Pots in Designated-locking 3. sofot beginnt de PDU-ustausch zwischen und 4. geht in Sync, d.h. blockiet alle Non-Edge-Designated-Pots nimmt nach efolg. Handshake mit den neuen -Pot in Fow.-Mode 5. Netzwek bleibt Loop-fei da lockade eine Ebene tiefe gewandet ist. Weitee PDU-ustausch beginnt, und D gehen in Sync : idge hat nu Edge-Designated-Pots und den -Pot nach und baucht somit keine weiteen Pots zu blockieen bevo zwischen und wiede Fowad-Mode veeinbat weden kann. idge D baucht nu Designated-Pot zu F blockieen STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 23 Poposal/geement im Detail ad d Poposal a d a1 b1 b2 Sync b4 d b3 Poposal Sync geement D 1. ein neue Link zwischen und kommt hoch 2. beide Pots a1 und b1 gehen sofot in Designated-locking und sendet RSTP-PDU mit gesetztem Poposal-it. Da die günstige -Path- ost von empfängt, weiss das b1 ein neue -Pot wid 3. idge geht in Sync mit diesen neuen Infos, d.h. blockiet alle andeen Non-Edge-Pots 4. idge antwotet mit eine Kopie de Poposal-PDU von, alledings jetzt mit gesetztem geement-it 5. Pot b3 bleibt im Designated-locking und gleiche Pozedu wie zwischen a1 und b1 wiedeholt sich hie 6. falls kein geement von D empfangen sollte, wid an b3 gemäß 802.1D vefahen, d.h. Listening-Leaning Sequenz gestatet STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 24 P = -Pot d = Designated-Pot a = ltenate-pot

13 802.1D Topology hange (T) E 802.1D TN-PDU Potocol ID (2 Oktetts) Vesion = 0 (1 Oktett) PDU Type = 128 (1 Oktett) D T F 1. wenn ein Pot in Fowading ode locking geht, sendet idge eine TN- PDU Richtung -idge 2. die -idge veschickt fü (Max-ge-Time+Fowad-Delay)-Sekunden PDUs mit gesetztem T-Flag. Dies bewikt ein ustimen alle idge-tabellen innehalb Fowad-Delay (15) Sekunden. Somit weden duch den T möglicheweise ungültig gewodene Eintäge entfent um anschließend neu lenen zu können STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof w Topology hange E D F T T nu noch, wenn Non-Edge-Pots in Fowading gehen (Vebindungsveluste weden nicht meh als T behandelt) kein spezielles TN-PDU-Fomat meh PDUs mit gesetztem T-it weden fü T-While -Time (= 2x Hello-Time = 4s) in de aktiven ST-Topologie (Designated+-Pots) veteilt idges löschen dann sofot ihe idge-tabelle, auße auf dem Pot, auf welchem die TN empfangen wude Edge-Pots nach kleinem Vielfachen von Hello-Time sind alle Tabellen gelöscht STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 26

14 Kompatibilität t mit 802.1D RSTP-PDUs (Vesion-it=2) weden nu auf einen RSTP-idge-Segementen vewendet D-idges vewefen PDUs mit Vesions-it 0! sobald mind. eine 802.1D-idge im Segement ekannt wid, fallen RSTP-idges fü den jeweiligen Pot nach Migation-Delay (2x Hello-Time = 4) Sekunden auf den 802.1D-Modus zuück Velust de RSTP-Voteile fü das jeweilige Segement! velässt die letzte 802.1D-idge ein Segment, vebleibt Mode im 802.1D-Kompatibiltäts-Mode, da bwesenheit eine (Nicht-)-idge nicht ekannt weden kann manuelle Eingiff notwendig um (wiede) RSTP-Mode zu bekommen Eingiff abe selten nötig, da zumeist P2P-Links zwischen idges STP, RSTP und MSTP, 8. Juli 2004, Guido Wessendof 27