Протоколы ERPS EAPS

Протокол ERPS

Протокол ERPS (Ethernet Ring Protection Switching) предназначен для повышения устойчивости и надежности сети передачи данных, имеющей кольцевую топологию, за счет снижения времени восстановления сети в случае аварии. Время восстановления не превышает 1 секунды, что существенно меньше времени перестройки сети при использовании протоколов семейства spanning tree.

Протокол ERPS позволяет осуществлять резервирование канала на втором уровне модели OSI путем физического создания петель и их логической блокировки. В каждом кольце выбирается R-APS VLAN, в котором будет ходить служебный трафик ERPS.

Трафиковые VLAN’ы, которые нужно защищать от петель и разрывов, объединяются в MST-инстансы и называются protected VLAN. Также для каждого порта в кольце выбирается 1 из 3 возможных ролей: RPL owner, RPL neighbour или common. RPL owner должен быть 1 на кольцо и именно он при нормальных условиях должен выполнять блокировку петли и разблокировку канала в случае разрыва. RPL neighbour должен находиться с другой стороны линка от RPL owner и также может участвовать в блокировке/разблокировке канала.

Common-порт, как можно судить по его названию, просто обычный порт, входящий в состав кольца и через который ходит служебный трафик в R-APS VLAN’е. Время сходимости должно составлять не более 50 мс при наличии в кольце не более 16 узлов.

Также в настоящий момент в ERPS существует возможность выбора, будет кольцо revertive или non-revertive. В первом случае при восстановлении канала порт RPL-owner снова станет заблокированным и сбойный линк - рабочий, т.е. кольцо, вернется в исходное состояние. В случае если кольцо non-revertive, то возвращения в исходное состояние не произойдет.

Различие протоколов ERPS и STP

Протокол ERPS и семейство протоколов STP решают аналогичную задачу резервирования, но имеют разные возможности. Для применения ERPS нужна специальная топология – кольцевая (нужны именно кольца или полукольца). Протокол STP можно применить к любой топологии с любым количеством резервируемых линков (но существует ограничение по количеству узлов). Также у протокола ERPS отличается механизм падения линка.

Вторым отличием протоколов является быстродействие. Время сходимости для STP составляет порядка 50 секунд, для RSTP - примерно 1-2 секунды, а для ERPS - 50 мс и это существенная разница.

Основные алгоритмы работы ERPS

Штатная работа

Когда разрывов в кольце нет, то по нему ходят сигнальные сообщения "No Request". В данном режиме порт RPL(Ring Protection Link) owner заблокирован. Значение "Node State" в состоянии "IDLE".

Разрыв линка между RPL common

В данном случае коммутаторы, которые обнаружили падение линка, после истечения "Hold Off Timer"(Отложенный таймер) посылают пакеты "Signal Failing"(Сбой Сигнала). Коммутаторы, получившие пакет "Signal Failing", выполняют очистку таблицы MAC-адресов. Когда коммутаторы, на которых находятся RPL owner и RPL neighbour получают пакет "Signal Failing", они разблокируют указанные порты и также выполняют очистку таблицы MAC-адресов. Затем коммутаторы получают второй "Signal Failing"(от второго коммутатора, который зафиксировал падение линка) и снова выполняют очистку таблицы MAC-адресов. Значение "Node State"(Состояние узла) в состоянии "PROTECTION".

Восстановление линка между RPL common

Как только коммутаторы обнаруживают восстановление линка, они запускают "Guard Timer" и начинают посылать пакеты "No Request". Коммутаторы, получившие пакет "No Request", выполняют очистку таблицы MAC-адресов. Коммутатор, на котором находится RPL owner, запускает таймер "WTR (Wait-to-Restore) Timer". После того, как истечет таймер "Guard Timer" один из двух коммутаторов, который зафиксировал восстановление линка, получит сообщение No Request c Node ID больше, чем свои, и разблокирует порт, который восстановился. В данном моменте времени состояние кольца будет "PENDING". Если значение "revertive mode" установлено в "revertive", то после истечения таймера "WTR Timer" коммутатор, один из портов которого RPL owner, посылает пакет "No request, RPL blocked" и блокирует порт RPL owner. После чего второй из коммутаторов, который обнаружил восстановление линка, разблокирует свой порт и кольцо вернется в исходное состояние "IDLE".

Основные алгоритмы работы ERPS

Разрыв линка между RPL owner и RPL neighbour

В случае разрыва линка между портами RPL owner и RPL neighbour коммутаторы начинают рассылать пакет "Signal Failing, Do not Flush"(При получении сигнала не выполняйте сброс), при получении которого остальные коммутаторы не будут сбрасывать таблицу МАС-адресов. Состояние кольца в данном случае будет "PROTECTION".

Восстановление линка между RPL owner и RPL neighbour

Алгоритм восстановления в данном случае напоминает ситуацию восстановления канала между RPL common, за тем исключением, что в данном случае выставляется флаг "Do Not Flush" и коммутаторы не сбрасывают таблицу МАС-адресов.

Основные алгоритмы работы ERPS

Детектирование падения линка

Обнаружить падение линка можно в двух случаях. Первый и наиболее распространенный - это падение физического интерфейса. Для того чтобы падение отрабатывалось штатно, нельзя ставить в кольце два идущих подряд коммутатора, на которых не настроен ERPS.

Второй, и наиболее эксклюзивный способ - это настройка механизма CFM (connectivity fault management). Этот протокол позволяет настроить мониторинг от "точки до точки" на уровне L2 с помощью CCM-пакетов, которые отправляются с заданной периодичностью. Таким образом, появляется таймер, в течение которого отсутствие прихода CCM-пакета позволяет сделать вывод о разрыве канала и включить режим защиты в протоколе ERPS.

Одной из интересных особенностей ERPS является тот факт, что, несмотря на постоянное присутствие в канале пакетов NR (no request), при их не получении портом RPL owner, этот порт не будет предпринимать никаких действий по включению защитного механизма ERPS.

Протокол EAPS

Протокол EAPS (Ethernet Automatic Protection Switching) предназначен для поддержки топологии, исключающей зацикливание трафика, и её перестроение в случае нарушений в кольцевых сетях Ethernet на первом-втором уровне сетевой модели OSI.

Главный узел конфигурируется с первичным и вторичным портом. Главный узел передает пакеты обнаружения кольца через управляющую VLAN через основной порт. Если вторичный порт получает пакеты, он проверяет, что топология кольцевой сети завершена. Неполная топология, все транзитные порты в кольце находятся в состоянии пересылки, передавая помеченный трафик данных через VLAN данных и управляющее сообщение EAPS через управляющую VLAN. Однако вторичный порт на главном узле логически заблокирован для этого помеченного трафика данных, чтобы предотвратить циклы. Когда между двумя узлами возникает ошибка связи, они немедленно передают обратную связь главному узлу через управляющую VLAN. Затем главный узел удаляет состояние блокировки вторичного порта, чтобы трафик данных проходил по кольцу без прерывания.

Различия протоколов ERPS и EAPS

- С помощью механизма автоматического обнаружения ERPS не нужно настраивать тип узла вручную, тогда как роль каждого узла в EAPS должна быть указана пользователем посредством настройки.

- В отличие от главного узла EAPS, владелец RPL не будет проверять полноту кольца Ethernet положительно и непрерывно, а также не будет контролировать MAC-адреса других узлов.

- ERPS не нужно различать VLAN управления и VLAN данных, как это делает EAPS.

- ERPS позволяет пользователю перевести кольцо в нерабочее состояние для обслуживания, а затем восстановить кольцо вручную.

Новости

Новости