Rapid Per-VLAN Spanning Tree Plus (Rapid PVST+) — это протокол, разработанный компанией Cisco, который обеспечивает высокую производительность и надежность для сетей с использованием виртуальных локальных сетей (VLAN). Этот протокол позволяет устранять петли и избегать полного блокирования портов, обеспечивая при этом быструю сходимость и низкую задержку.
Когда используется Rapid PVST+, каждая VLAN имеет свою отдельную экземпляр Spanning Tree (STP). Это позволяет значительно улучшить производительность сети, поскольку трафик VLAN может быть передан через активные порты, не ожидая сборки информации о структуре дерева. Благодаря этому устройства Cisco способны обеспечивать независимую обработку трафика для каждой VLAN и эффективно использовать пропускную способность.
Настройка Rapid PVST+ на оборудовании Cisco включает в себя определение корневого моста для каждой VLAN, настройку портов корневого моста, настройку каналов агрегации и настройку приоритетов портов. При правильной настройке протокола Rapid PVST+ вы сможете обеспечить высокую производительность и надежность для своей сети, минимизируя задержку и потери данных.
Расширение протокола Rapid PVST+
В отличие от обычного STP, Rapid PVST+ поддерживает отдельное дерево протоколов (Spanning Tree) для каждого VLAN. Это позволяет сетям с множеством VLAN использовать раздельные пути до корневого коммутатора и обеспечивать более быструю сходимость в случае сбоев.
Расширение протокола Rapid PVST+ поддерживает не только Spanning Tree Protocol, но и другие протоколы, такие как MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol). MSTP позволяет объединять несколько VLAN в группы для снижения накладных расходов на связность и более эффективного использования пропускной способности.
Для настройки Rapid PVST+ на оборудовании Cisco необходимо выполнить следующие шаги:
- Включить протокол Spanning Tree с помощью команды
spanning-tree vlan vlan-id. - Установить корневой коммутатор в каждом VLAN с помощью команды
spanning-tree vlan vlan-id root primary. - Настроить порты на коммутаторах в режиме trunk с помощью команды
switchport mode trunk. - Перевести VLAN узлов с одного коммутатора на другой с помощью команды
switchport trunk allowed vlan add vlan-id.
После настройки Rapid PVST+ на оборудовании Cisco, сеть будет работать более надежно и эффективно, обеспечивая быструю сходимость после возникновения сбоев и эффективное использование пропускной способности.
Описание и принцип работы
Протокол Rapid PVST+ (Rapid Per-VLAN Spanning Tree Plus) разработан для ускорения сходимости и обеспечения избыточности на сетевых коммутаторах Cisco. Однако, перед тем, как рассмотреть его принцип работы, необходимо разобраться в том, что такое Spanning Tree Protocol (STP).
STP – это протокол, который позволяет избежать петель в сетях Ethernet, устанавливая оптимальные пути для доставки пакетов. В то время как STP предотвращает маршрутизацию петель, он также создает своего рода «заглушку», которая ограничивает пропускную способность сети, так как некоторые порты коммутатора остаются заблокированными. Именно для более быстрой сходимости и увеличения пропускной способности был разработан Rapid PVST+.
Rapid PVST+ работает на уровне 2 модели OSI и предоставляет поддержку протокола STP на уровне каждой VLAN. Таким образом, устанавливается отдельное дерево охвата для каждой VLAN в сети. Это позволяет оптимизировать пропускную способность сети и обеспечить избыточность в случае отказа одного из коммутаторов.
Принцип работы Rapid PVST+ заключается в том, что каждый коммутатор отправляет Bridge Protocol Data Unit (BPDU) с информацией о его роли в сети и о его смежных коммутаторах. Коммутаторы обмениваются BPDU-пакетами, чтобы определить корневой мост и лучший путь для доставки пакетов в каждой VLAN.
Основными ролями в Rapid PVST+ являются:
- Корневой мост (Root bridge) – коммутатор с самым низким идентификатором, который является центром дерева охвата каждой VLAN. В случае сбоя корневого моста, новый корневой мост будет выбран на основе коммутатора с наименьшим идентификатором.
- Корневой порт (Root port) – порт на коммутаторе, который имеет наименьшую стоимость (cost) до корневого моста. Этот порт используется для передачи пакетов к корневому мосту.
- Блокирующий порт (Blocking port) – порт на коммутаторе, который заблокирован для передачи пакетов во избежание петель в сети.
- Прослушивающий порт (Listening port) – порт на коммутаторе, который находится в режиме прослушивания, но еще не переходит в состояние активности.
- Переходящий порт (Learning port) – порт, который находится в процессе обучения сетевым адресам и запоминания портов, на которых находятся устройства.
- Активный порт (Forwarding port) – порт, который используется для передачи пакетов в сети.
С помощью коммутаторов, работающих в режиме Rapid PVST+, можно настроить избыточность, распределить нагрузку и обеспечить более быструю сходимость в сети VLAN.
Настройка Rapid PVST+
Для настройки Rapid PVST+ необходимо выполнить следующие шаги:
- Включить протокол Rapid PVST+ на коммутаторе Cisco.
- Настроить протокол Rapid PVST+ на соответствующих портах.
- Настроить VLANы и назначить их на порты.
При включении протокола Rapid PVST+ на коммутаторе Cisco, он автоматически настраивает все порты на коммутаторе как назначенные порты, за исключением портов, на которых включен протокол PortFast.
Далее, необходимо настроить протокол Rapid PVST+ на соответствующих портах, чтобы они работали с протоколом Rapid PVST+ и переходили в состояние Forwarding, когда они становятся членами VLAN.
И, наконец, необходимо настроить VLANы и назначить их на порты. VLANы разделяют сегменты сети на логически отдельные сети, что позволяет управлять трафиком в сети и улучшить безопасность и производительность.
| Команда | Описание |
|---|---|
| spanning-tree mode rapid-pvst | Включает протокол Rapid PVST+ на коммутаторе Cisco |
| interface [interface-id] | Переходит в режим настройки интерфейса |
| spanning-tree portfast | Включает протокол PortFast на интерфейсе |
| spanning-tree vlan [vlan-id] root primary | Настраивает порт в качестве корневого порта для VLAN |
| interface [interface-id] | Переходит в режим настройки интерфейса |
| switchport mode access | Устанавливает режим работы порта в режим доступа |
| switchport access vlan [vlan-id] | Назначает порт определенной VLAN |
В результате выполнения указанных шагов, протокол Rapid PVST+ будет успешно настроен на оборудовании Cisco, обеспечивая безопасность и надежность связности в сети.
Преимущества Rapid PVST+
- Быстрое восстановление сети: Rapid PVST+ позволяет сводить к минимуму время восстановления сети в случае отказа какого-либо устройства или канала связи. Благодаря быстрым пересчетам и переключениям на рабочие пути, протокол обеспечивает малое время простоя и позволяет избежать потери данных.
- Распределение трафика: Rapid PVST+ позволяет эффективно распределять трафик между активными путями в VLAN. Протокол обнаруживает наиболее пропускоспособный путь и направляет трафик по нему, что увеличивает пропускную способность сети и снижает нагрузку на отдельные узлы.
- Лучшая совместимость: Rapid PVST+ совместим со старыми версиями протокола Spanning Tree Protocol (STP), что позволяет использовать его в существующих сетях без необходимости полной замены оборудования. Протокол также поддерживает работу с Protocol Independent Multicast (PIM) и Multilayer Switching (MLS), что делает его более гибким и универсальным.
- Изоляция проблем: Rapid PVST+ позволяет изолировать проблемы в отдельных VLAN, минимизируя их влияние на другие сегменты сети. Если происходит отказ в одном VLAN, остальные VLAN продолжают функционировать нормально, что повышает надежность и доступность сети.
Благодаря этим преимуществам, протокол Rapid PVST+ является эффективным инструментом для настройки и управления сетями на оборудовании Cisco. Он помогает обеспечить высокую доступность, устойчивость и распределение трафика в сети, что в свою очередь повышает производительность и надежность работы всей системы.
Проблемы и решения при настройке Rapid PVST+
При настройке Rapid PVST+ на оборудовании Cisco могут возникать следующие проблемы:
Неполадки в сети связи. В случае наличия проблем с физическим подключением, необходимо проверить соединения на оборудовании и устранить возникшие неполадки.
Неправильная конфигурация VLAN. Убедитесь, что все VLAN, необходимые для работы Rapid PVST+, правильно настроены на оборудовании.
Конфликты между STP протоколами. Если в сети уже используется какой-либо другой протокол Spanning Tree, возможно, будет необходимо выполнить переход на Rapid PVST+ и проверить, что конфликтующие протоколы правильно интегрированы.
Отказ работы протокола Rapid PVST+. В случае, если протокол Rapid PVST+ не работает, убедитесь, что он правильно настроен на всех устройствах в сети. Также стоит проверить наличие неисправностей в оборудовании и выполнить необходимые диагностические действия.
Все вышеперечисленные проблемы можно решить путем тщательной проверки настроек и конфигурации оборудования Cisco. При возникновении сложностей, рекомендуется обратиться к документации Cisco, а также проконсультироваться с опытными специалистами.