Widziałeś diagramy? Sieci autobusowe. Topologie pierścienia. Wszystkie mają jedną fatalną wadę. Jedna przerwa w obwodzie i wszystko się kończy.
Sieci gwiazdowe wyglądają bezpieczniej. Jest centralny włącznik. Każdy węzeł jest do niego podłączony. Jeśli jeden komputer ulegnie awarii, pozostałe pozostają online. Ale jest pewien haczyk. Ten centralny wyłącznik? Jest to pojedynczy punkt awarii.
Spójrz na poniższy diagram.
![Opis schematu: sieć z przełącznikami A, B i C. Do każdego przełącznika podłączone są węzły. Przełączniki A i C są podłączone do przełącznika B.]
W tym scenariuszu przełącznik B stanowi szkielet. Łączy przełączniki A i C.
Jeśli przełącznik A ulegnie awarii, węzły na A przejdą w tryb offline. Jednak węzły B i C nadal mogą się ze sobą komunikować. To samo dzieje się, jeśli przełącznik C ulegnie awarii. Częściowa awaria. Zarządzany.
Ale co, jeśli przełącznik B ulegnie awarii?
Wszystko zmierza do zera. Cała sieć upada. Dlaczego? Ponieważ B jest mostem. Brak mostu – brak ruchu.
Tutaj wkracza redundancja. Nie mówimy tu tylko o zasilaniu zapasowym czy dodatkowych dyskach twardych. Mówimy o trwałości architektonicznej.
A co jeśli zmienimy układ fizyczny?
Wyobraź sobie dodanie bezpośredniego połączenia pomiędzy przełącznikami A i C. Segment nadmiarowy.
Teraz, jeśli przełącznik B ulegnie awarii, A może nadal komunikować się z C. Ścieżka ulegnie zmianie. Ruch zostanie przekierowany. Sieć będzie nadal działać.
Na tym właśnie polega redundancja sieci. To nie magia. To po prostu drugi sposób na przedostanie się z punktu X do punktu Y.
Ale dodanie kabla nie wystarczy. Potrzebujesz protokołów, które rozumieją tę nadmiarowość. W przeciwnym razie utworzysz pętle. Pętle powodują awarię sieci szybciej niż awaria przełącznika.
Tylko zarysowujemy powierzchnię tego tematu. Prawdziwa praca zaczyna się, gdy zaczniesz mówić o protokołach Spanning Tree i czasach przełączania awaryjnego.
Ale najpierw trzeba zobaczyć problem. A problem jest prosty.
Zależność od jednego punktu awarii.
Napraw to, a przetrwasz kolejną awarię sprzętu.
Pierwszy przełącznik nie działa. Drugi przejmuje kontrolę. Ruch jest ciągły.
Na tym polega piękno nadmiarowości sieci. Wyeliminowałeś pojedynczy punkt awarii. Jeśli jedno z urządzeń sprzętowych ulegnie awarii, pierścień pozostanie zamknięty. Sieć nadal „oddycha”.
Ale teraz mamy nowy problem.
Pętla Śmierci
Wyobraź sobie dwa przełączniki połączone dwoma różnymi kablami. A może do sieci dołącza trzeci przełącznik. Teraz wszędzie masz ścieżki.
Działa to doskonale, zapewniając redundancję. Dopóki nie przestanie działać.
Kiedy przełącznik wysyła ramkę i nie wie, gdzie ją dostarczyć, rozgłasza ją do wszystkich portów. W prostej topologii liniowej ramka ta dociera do końca i zatrzymuje się. W pętli? Odbija się bez końca.
Pakiety rozgłoszeniowe są mnożone. Pakiety ramek (unicast) przesyłane są tam i z powrotem. Nagle Twoja sieć nie jest po prostu powolna. Przestaje działać. Obciążenie procesora na każdym przełączniku osiąga 100%. Pakiety zostały utracone. Zamarza cała infrastruktura.
To jest burza telewizyjna. To nie jest funkcja. To jest ćwiczenie.
Zatrzymaj pętlę
Jak zatem zachować fizyczną redundancję bez logicznego chaosu?
Potrzebujesz protokołu. Coś w stylu: „Hej, widzę dwa sposoby. Zablokuję jeden. Jeśli ta ścieżka zawiedzie, odblokuję inny”.
Extended Tree Protocol (STP) pojawia się w obrazie.
To już od lat 80-tych. Jest stary. Jest nieporęczny. Ale to działa. STP analizuje wszystkie połączenia pomiędzy przełącznikami. Oblicza najlepszą ścieżkę do mostu głównego (przełącznik główny). Następnie ustawia wszystkie inne nadmiarowe połączenia w stan zablokowania.
Ruch jest płynny. Linia zapasowa pozostaje tam, bezczynna. Gotowy.
Jeśli główny kabel zostanie przecięty? Zablokowany port „budzi się”. Staje się aktywny. Sieć jest przywracana.
Zajmuje to jednak kilka sekund. Może trzydzieści. W tym czasie użytkownicy patrzą na paski ładowania.
Szybsze rozwiązanie: protokół Fast Extended Tree
Trzydzieści sekund to wieczność w świecie serwerów. Jeśli zarządzasz centrum danych lub nawet po prostu zapracowanym biurem, trzydzieści sekund przestoju jest niedopuszczalne.
Rapid Extended Tree Protocol (RSTP), czyli 802.1w, pojawia się w obrazie.
Pomysł jest taki sam. Blokuj nadmiarowe połączenia. W razie potrzeby odblokuj je. Jednak RSTP skraca czas konwergencji z sekund do ułamków sekundy.
Robi to poprzez szybsze ponowne przypisanie ról portów. Nie czeka na przerwy. Komunikuje się. Podejmuje decyzje. On gra.
Którego powinienem użyć?
Jeśli budujesz nowoczesną sieć, nie używasz podstawowego protokołu STP. Używasz protokołu RSTP. Lub jego kuzyn, Multiple Spread Tree Protocol (MSTP), który umożliwia uruchamianie różnych drzew rozproszonych dla różnych sieci VLAN.
Dlaczego?
Ponieważ możesz chcieć, aby sieć VLAN głosowa przebiegała inną ścieżką niż sieć VLAN danych. MSTP pozwala zrównoważyć to obciążenie. A przynajmniej nie kolidować ze sobą.
Jeśli używasz sprzętu Cisco, prawdopodobnie szukasz PVST+ (drzewo rozpinające per-VLAN). Jest to autorskie rozwiązanie. Uruchamia oddzielną instancję STP dla każdej sieci VLAN.
Wymaga to dużej ilości zasobów procesora. Ale daje ci dobrą kontrolę.
Podsumowanie
Redundancja jest niezaprzeczalnym faktem
