Viděli jste diagramy? Autobusové sítě. Kruhové topologie. Všechny mají jednu fatální chybu. Jedno přerušení obvodu a vše se zastaví.
Hvězdné sítě vypadají bezpečněji. Je zde centrální vypínač. Každý uzel je k němu připojen. Pokud jeden počítač vypadne, ostatní zůstanou online. Má to ale háček. Tento centrální spínač? Toto je jediný bod selhání.
Podívejte se na níže uvedený diagram.
![Popis schématu: síť s přepínači A, B a C. Ke každému přepínači jsou připojeny uzly. Spínače A a C jsou připojeny ke spínači B.]
V tomto scénáři je přepínač B páteří. Propojuje spínače A a C.
Pokud přepínač A selže, uzly na A přejdou do režimu offline. Ale uzly na B a C spolu mohou stále komunikovat. Totéž se stane, pokud přepínač C selže. Částečné selhání. Spravováno.
Ale co když přepínač B selže?
Všechno jde na nulu. Celá síť se zhroutí. Proč? Protože B je most. Žádný most – žádný provoz.
Zde vstupuje do hry redundance. Nemluvíme jen o záložním napájení nebo přídavných pevných discích. Mluvíme o architektonické udržitelnosti.
Co když změníme fyzické uspořádání?
Představte si přidání přímého propojení mezi přepínače A a C. Redundantní segment.
Nyní, pokud přepínač B selže, A může stále komunikovat s C. Cesta se změní. Doprava bude přesměrována. Síť zůstane funkční.
To je podstata redundance sítě. Není to magie. Je to jen druhý způsob, jak se dostat z bodu X do bodu Y.
Přidání kabelu ale nestačí. Potřebujete protokoly, které chápou tuto redundanci. Jinak vytvoříte smyčky. A smyčky zničí sítě rychleji než selhání přepínače.
Toto téma jen škrábeme po povrchu. Skutečná práce začíná, když začnete mluvit o protokolech Spanning Tree a dobách převzetí služeb při selhání.
Nejprve ale musíte vidět problém. A problém je jednoduchý.
Závislost na jediném bodě selhání.
Opravte to a přežijete další selhání hardwaru.
První přepínač selže. Druhý přebírá kontrolu. Provoz jede dál.
To je krása redundance sítě. Odstranili jste jediný bod selhání. Pokud dojde k poruše některého z hardwarových zařízení, kruh zůstane uzavřený. Síť nadále „dýchá“.
Ale teď máme nový problém.
Smrtící smyčka
Představte si dva přepínače propojené dvěma různými kabely. Nebo se možná k síti připojuje třetí přepínač. Nyní máte cesty všude.
To funguje skvěle pro zajištění redundance. Dokud to nepřestane fungovat.
Když přepínač odešle rámec a neví, kam jej doručit, vysílá jej na všechny porty. V jednoduché lineární topologii tento rámec dosáhne konce a zastaví se. Ve smyčce? Donekonečna se odráží.
Vysílané pakety se násobí. Rámcové pakety (unicast) létají tam a zpět. Najednou vaše síť není jen pomalá. Přestává to fungovat. Zatížení procesoru na každém přepínači dosahuje 100 %. Pakety jsou ztraceny. Celá infrastruktura zamrzne.
Tohle je vysílaná bouře. Toto není funkce. Toto je cvičení.
Zastavit smyčku
Jak tedy zachovat fyzickou redundanci bez logického chaosu?
Potřebujete protokol. Něco jako: “Hej, vidím dvě cesty. Jednu zablokuji. Pokud tato cesta selže, odblokuji jinou.”
Do obrazu vstupuje Extended Tree Protocol (STP).
Existuje už od 80. let. Je starý. Je to objemné. Ale funguje to. STP analyzuje všechna spojení mezi přepínači. Vypočítá nejlepší cestu ke kořenovému mostu (master switch). Poté uvede všechna ostatní redundantní připojení do blokovaného stavu.
Doprava je plynulá. Záložní linka tam zůstává, nečinná. Připraveno.
Pokud je hlavní kabel přerušený? Zablokovaný port se „probudí“. Stane se aktivním. Síť se obnovuje.
To však trvá několik sekund. Možná třicet. Během této doby se uživatelé dívají na nakládací lišty.
Rychlejší řešení: Fast Extended Tree Protocol
Třicet sekund je ve světě serverů věčnost. Pokud spravujete datové centrum nebo dokonce jen rušnou kancelář, třicet sekund výpadku je nepřijatelné.
Rapid Extended Tree Protocol (RSTP) neboli 802.1w přichází na scénu.
Myšlenka je stejná. Blokujte redundantní připojení. V případě potřeby je odblokujte. Ale RSTP zkracuje dobu konvergence ze sekund na zlomky sekundy.
Dělá to rychlejším přeřazením rolí portů. Nečeká na timeouty. Komunikuje. Dělá rozhodnutí. On hraje.
Který mám použít?
Pokud budujete moderní síť, nepoužíváte základní STP. Používáte RSTP. Nebo jeho příbuzný, Multiple Spread Tree Protocol (MSTP), který vám umožňuje provozovat různé stromy spread tree pro různé VLAN.
Proč?
Protože možná budete chtít, aby hlasová VLAN šla jinou cestou než datová VLAN. MSTP umožňuje vyrovnat toto zatížení. Nebo se alespoň vzájemně nerušit.
Pokud používáte zařízení Cisco, pravděpodobně se díváte na PVST+ (Per-VLAN Spanning Tree). Toto je proprietární řešení. Pro každou VLAN provozuje samostatnou instanci STP.
To vyžaduje hodně prostředků CPU. Ale dává vám skvělou kontrolu.
Shrnutí
Redundance je nepopiratelným faktem
