القائمة الرئيسية

الصفحات

دورة CCNA 200-301 - الدرس الثاني والاربعون (بروتوكول الشجرة الممتدة السريعة RSTP)

دورة CCNA 200-301 - الدرس الثاني والاربعون (بروتوكول الشجرة الممتدة السريعة RSTP)

دورة CCNA 200-301 - الدرس الثاني والاربعون (بروتوكول الشجرة الممتدة السريعة RSTP)

في الوقت الحاضر نرى المزيد والمزيد من حركة البيانات في شبكاتنا. تعد بروتوكولات التوجيه مثل OSPF و EIGRP أسرع بكثير من الشجرة الممتدة عندما يتعين عليهم التعامل مع التغييرات في الشبكة. لمواكبة سرعة بروتوكولات التوجيه هذه ، تم إنشاء نوع أخر للشجرة الممتدة … وتسمى الشجرة الممتدة السريعة.


إن الشجرة الممتدة السريعة ليست ثورة للشجرة الممتدة الأصلية ولكنها تطور لها. خلف الكواليس ، تم تغيير بعض الأشياء لتسريع العملية ، من حيث الاعدادات، فهو نفس ما شاهدته في السابق. سأشير إلى الشجرة الممتدة الأصلية باسم "الشجرة الممتدة الكلاسيكية".


دعنا نتعمق في بروتوكول الشجرة الممتدة السريعة وسنرى ما هي الاختلافات بينها وبين الشجرة الممتدة الكلاسيكية. دعونا نلقي نظرة على الصورة أدناه:

الكلاسيكية VS السريع الممتد شجرة الدول الموانئ


هل تذكر حالات البروت في الشجرة الممتدة؟ لدينا حالة الحظر والاستماع والتعلم والتوجيه. هذا هو الاختلاف الأول بين الشجرة الممتدة والشجرة الممتدة السريعة. تحتوي الشجرة الممتدة السريعة على ثلاث حالات فقط:

  • التجاهل Discarding
  • التعلم Learning
  • التوجيه Forwarding

أنت تعرف بالفعل شيئًا عن التعلم  والتوجيه ولكن التجاهل هو حالة جديدة. في الأساس هي تجمع بين حالة الحظر والاستماع. إليك نظرة عامة لطيفة:


Classic Spanning-TreeRapid Spanning-TreePort active in topology?Learns MAC addresses?
BlockingDiscardingNoNo
ListeningDiscardingYesNo
LearningLearningYesYes
ForwardingForwardingYesYes

هل تتذكر جميع أدوار المنافذ الأخرى التي تمتلكها الشجرة الممتدة الكلاسيكية؟ دعنا نجري مراجعة صغيرة وسأوضح لك ما هو الاختلاف بينها وبين الشجرة الممتدة السريعة:

تمتد مثال الشجرة اثنين من المنافذ الجذرية


يصبح السويش الذي يحتوي على أفضل معرف للجسر (الأولوية + عنوان MAC) هو الروت. يتعين على السويشات الأخرى (التي ليست بروت) العثور على أقصر مسار باقل تكلفة يوصلها للروت. ويسمى الروت بورت. لا يوجد شيء جديد هنا ، هذا ينطبق تمامًا على الشجرة الممتدة السريعة. الخطوة التالية هي تحديد المنافذ الـ designated:

تمتد شجرة مثال الموانئ المعينة


في كل مقطع (الرابط بين سويشين) يمكن أن يكون هناك منفذ واحد designated أو سينتهي بنا الامر بحدوث الحلقات. سيصبح البورت designated إذا كان بإمكانه إرسال أفضل BPDU. سويش SW1 وهو الروت سيكون له دائمًا أفضل المنافذ ، لذلك ستكون جميع منافذه في حالة designated. ستكون الوصلة fa0/16 في SW2 هي في حالة designated  لأنها تحتوي على معرف جسر أفضل من SW3. لا يوجد شيء جديد هنا مقارنة بالشجرة الممتدة الكلاسيكية. سيتم حظر الوصلات المتبقية:

تمتد شجرة مثال المنفذ البديل


يتلقى SW3 وحدات BPDU أفضل على المنفذ fa0/16 من SW2 وبالتالي سيتم حظره. هذا هو المنفذ البديل ولا يزال هو الشيء نفسه في الشجرة الممتدة السريعة. دعني أريك مثالاً جديدًا بحالة منفذ جديدة خاص بالشجرة ممتدة سريعة:

xrapid-spanning-tree-backup-port


إليك منفذ جديد لم تره من قبل، ألق نظرة على وصلة fa0/17 في SW2. يطلق عليه المنفذ الاحتياطي وهي خاصة بالشجرة الممتدة السريعة. من غير المحتمل جدًا أن ترى هذا المنفذ على شبكة إنتاجية. لقد أضفت جهاز هب بين SW2 و SW3. عادةً (لايوجد هناك هب بينهما) يكون كل من fa0/16 و fa0/17 منفذين designated.


نظرًا لوجود الهب، أصبحت الوصلة fa0/16 والوصلة fa0/17 على SW2 الآن في نفس دومين التصادم. سيتم اختيار Fa0/16 باعتباره منفذ designated وسيصبح fa0/17 منفذ احتياطي للوصلة fa0/16. السبب في أن SW2 ترى وصلة fa0/17 كمنفذ احتياطي هو أنها تتلقى وحدات BPDU الخاصة بها على وصلات fa0/16 و fa0/17 وتدرك أن لديها اتصالين لنفس المقطع. إذا قمت بإزالة الهب ، فسيتم تخصيص كل من fa0/16 وfa0/17 كمنفذين كما في الشجرة الممتدة الكلاسيكية.


شيء آخر مختلف هو BPDU ، ألق نظرة عليه:

رأس شجرة الامتداد السريع BPDU


يختلف BPDU في الشجرة الممتدة السريعة. في الشجرة الممتدة الكلاسيكية ، كان حقل الاعلام flags يستخدم اثنين من البتات فقط:

  • تغيير في الشبكة Topology Change .
  • اشعار بتغيير الشبكة Topology Change ACK.

يتم الآن استخدام جميع أجزاء حقل flag. ستتم إضافة دور المنفذ الذي قام بإنشاء BPDU باستخدام حقل دور المنفذ ، ولديه الخيارات التالية:

  • مجهول
  • منفذ بديل / احتياطي.
  • منفذ الروت.
  • المنفذ الـ designated.

يسمى BPDU الجديد بـ BPDU الاصدار الثاني. سوف تقوم السويشات التي تعمل بالإصدار القديم من الشجرة الممتدة بإسقاط هذا الإصدار الجديد من BPDU. في حال كنت تتساءل … الشجرة الممتدة السريعة والامتداد القديم متوافقان! تتميز الشجرة الممتدة السريعة بطريقة التعامل مع السويشات التي تعمل بإصدار الشجرة الممتدة الكلاسيكية.


دعنا نتصفح الأشياء الأخرى التي تم تغييرها:

يتم الآن في الاصدار الجديد إرسال وحدات BPDU في كل مرة يتم ارسال رسالة مرحبًا. أما في الاصدار السابق كانت مهمة ارسال وحدات BPDU هي خاصة بالروت . الشجرة الممتدة السريعة تعمل بشكل مختلف … كل السويشات تولد وحدات BPDU كل ثانيتين (وقت الترحيب). هذا هو وقت الترحيب الافتراضي ولكن يمكنك تغييره.


تستخدم الشجرة الممتدة الكلاسيكية مؤقتًا أقصى عمره (20 ثانية) لوحدات BPDU قبل التخلص منها. الشجرة الممتدة السريعة تعمل بشكل مختلف! تُستخدم وحدات BPDU الآن كآلية للحفاظ على الفعالية مشابهة لما تستخدمه بروتوكولات التوجيه مثل OSPF أو EIGRP. إذا فقدت أحد السويشات ثلاثة وحدات BPDU من السويش المجاور ، فسوف يفترض أن الاتصال بهذا السويش قد فُقد وسيتم ازالة جميع عناوين الماك على الفور.


السرعة الانتقالية (وقت التقارب) هي أهم ميزة لشجرة الامتداد السريعة. كان على الشجرة الممتدة الكلاسيكية أن تمشي خلال حالة الاستماع والتعلم قبل أن تنقل الواجهة إلى حالة التوجيه ، وقد استغرق ذلك 30 ثانية مع ضبط الوقت الافتراضية. كانت الشجرة الممتدة الكلاسيكية قائمة على أجهزة ضبط الوقت.


الامتداد السريع لا يستخدم ضبط الوقت لتحديد ما إذا كان يمكن للوصلة الانتقال إلى حالة التوجيه أم لا. سوف تستخدم آلية التفاوض لهذا الغرض. سأريكم كيف يعمل هذا بعد قليل.


هل تتذكر بورتفاست portfast؟ إذا قمنا بتمكين portfast أثناء تشغيل الشجرة الممتدة الكلاسيكية ، فسيتم تخطي حالة الاستماع والتعلم ووضع الوصلة في حالة التوجيه على الفور. إلى جانب نقل الوصلة إلى حالة التوجيه ، لن تؤدي أيضًا إلى إحداث تغييرات في الشبكة عندما تقع الوصلة او تعمل مجدداً. ما زلنا نستخدم portfast للشجرة الممتدة السريعة ولكن يشار إليها الآن باسم منفذ الحافة edge port.


يمكن لشجرة الامتداد السريعة فقط وضع الوصلات في حالة التوجيه بسرعة كبيرة على منافذ الحافة (portfast) أو الوصلات من نقطة إلى نقطة. سيتم إلقاء نظرة على نوع الارتباط وهناك نوعان فقط من الروابط:

  • من نقطة إلى نقطة (ازدواج كامل full-duplex)
  • مشترك (نصف مزدوج half-duplex)

عادةً ما تستخدم السويشات ويتم اعداد جميع الوصلات  بالخيار ازدواج كامل ، وترى شجرة الامتداد السريع هذه الوصلات على أنها نقطة إلى نقطة. إذا جلبنا ​​جهاز هب لشبكتنا ، فسنحصل على نصف مزدوج يُنظر إليه على أنه واجهة مشتركة للشجرة الممتدة السريعة.


دعونا نلقي نظرة فاحصة على آلية التفاوض التي وصفتها لك:

أرسلت تمتد سريع bpdu شجرة


اسمحوا لي أن أصف آلية تزامن الشجرة الممتدة السريعة باستخدام الصورة أعلاه. SW1 في الأعلى هو الروت. SW2 و SW3 و SW4 هي سويشات ليست روت.


بمجرد ظهور الارتباط بين SW1 و SW2 ، ستكون الوصلات في وضع الحظر. سوف يتلقى SW2 وحدة BPDU من SW1 والآن سيتم إجراء مفاوضات تسمى المزامنة:

مزامنة الشجرة السريعة الممتدة sw1 sw2


بعد أن استلم SW2 وحدة BPDU من الروت ، فإنه يقوم فورًا بحظر جميع المنافذ الـ designated غير الطرفية. المنافذ غير الطرفية هي الوصلات التي تتصل بشويسات أخرى بينما المنافذ الطرفية هي الوصلات التي تم اعدادها بالخيار portfast وتكون من جهة اجهزة المستخدم النهائي. بمجرد حظر SW2 لمنافذه غير الطرفية ، سينتقل الرابط بين SW1 و SW2 إلى حالة التوجيه. سوف يقوم SW2 الآن بما يلي:

إلغاء حظر منافذ مزامنة الشجرة الممتدة السريعة


سيقوم SW2 أيضًا بإجراء عملية مزامنة مع كل من SW3 و SW4 حتى يتمكنوا من الانتقال بسرعة إلى حالة التوجيه.


هل تتابعني حتى الآن؟ الدرس الذي يجب تعلمه هنا هو أن الشجرة الممتدة السريعة تستخدم آلية المزامنة هذه بدلاً من الآلية "القائمة على المؤقت" التي تستخدمها الشجرة الممتدة الكلاسيكية (الاستماع > التعلم > التوجيه). سأريكم بعد قليل كيف يبدو هذا على سويشات حقيقية. دعونا نلقي نظرة فاحصة على آلية المزامنة ، دعونا نلقي نظرة على ما يحدث بالضبط بين SW1 و SW2:

اقتراح شجرة ممتدة سريع


ستحظر SW2 جميع وصلاتها غير الطرفية وستبدأ المزامنة تجاه SW3 و SW4 ، بمجرد الانتهاء من ذلك ، سيعلم SW2 SW1 بهذا الأمر:

المزامنة الممتدة السريعة بعد الاقتراح


بمجرد أن تكون وصلات SW2 في وضع المزامنة ، فإنه سيُعلم SW1 بهذا عن طريق إرسال اتفاقية. هذه الاتفاقية هي نسخة من BPDU المقترح حيث تم إيقاف تشغيل بت الاقتراح وتشغيل بت الاتفاقية. ستنتقل الآن الوصلة fa0/14 على SW2 إلى وضع التوجيه. عندما يتلقى SW1 الاتفاقية ، إليك ما سيحدث:

اتفاق شجرة ممتد سريع


بمجرد أن يتلقى SW1 الاتفاقية من SW2 ، فإنه سيضع وصلته fa0/14 في وضع التوجيه على الفور.


ماذا عن الوصلة fa0/16 و fa0/19 على SW2؟

rstp


لا يحتوي SW3 و SW4 على أي وصلات أخرى ، لذا سيرسلان اتفاقية مرة أخرى إلى SW2:

شجرة ممتدة سريعة تحيل محولين


سيضع SW2 وصلاته fa0/16 و fa0/19 في حالة التوجيه وقد انتهينا. آلية المزامنة هذه عبارة عن رسالتين فقط تحلقان ذهابًا وإيابًا وبسرعة كبيرة ، إنها أسرع بكثير من الآلية القائمة على المؤقت للشجرة الممتدة الكلاسيكية!


ما الجديد أيضًا مع الشجرة الممتدة السريعة؟ هناك ثلاثة أشياء أخرى أريد أن أريكم إياها:

  • خاصية UplinkFast
  • آلية تغيير الشبكة.
  • التوافق مع الشجرة الممتدة الكلاسيكية.

عند اعداد الشجرة الممتدة الكلاسيكية ، يجب عليك تفعيل UplinkFast بنفسك. تستخدم الشجرة الممتدة السريعة خاصية UpLinkFast افتراضيًا ، ولا يلزمك تهيئتها بنفسك. عندما يفقد السويش منفذ الروت الخاص به ، فإنه سيضع منفذه البديل في حالة التوجيه على الفور.


الفرق هو أن الشجرة الممتدة الكلاسيكية تحتاج إلى فريمات متعددة البث لتحديث جداول عناوين MAC لجميع السويشات.


لم نعد بحاجة إلى هذا لأن آلية تغيير الشبكة لشجرة ممتدة سريعة مختلف. إذن ما هو الاختلاف في آلية تغيير الشبكة؟


مع الشجرة الممتدة الكلاسيكية ، سيؤدي فشل الرابط إلى تغيير الشبكة. باستخدام شجرة ممتدة سريعة ، لا يعتبر فشل الرابط بمثابة تغيير في الشبكة. تعتبر الوصلات غير الطرفية فقط (التي تؤدي إلى سويشات أخرى) التي تنتقل إلى حالة التوجيه بمثابة تغيير في الشبكة. بمجرد أن يكتشف السويش تغييرًا في الشبكة، سيحدث ما يلي:

  • سيبدأ تغيير الشبكة أثناء عداد الوقت بقيمة ضعف وقت الترحيب. سيتم القيام بذلك لجميع المنافذ designated ومنافذ الروت غير الطرفية.
  • سيقوم بمسح عناوين MAC التي تم التعرف عليها على هذه المنافذ.
  • طالما أن الشبكة تتغير أثناء تنشيط المؤقت ، فإنه سيضبط بت تغيير الشبكة على وحدات BPDU التي يتم إرسالها من هذه المنافذ. سيتم أيضًا إرسال وحدات BPDU من منفذ الروت الخاص به.


عندما يستقبل السويش الجار هذا BPDU مع مجموعة بت تغيير الشبكة ، فسيحدث هذا:

  • ستقوم بمسح جميع عناوين MAC الخاصة به على جميع الوصلات باستثناء تلك التي استقبلت فيها BPDU مع تغيير الهيكل.
  • سيبدأ تغيير الهيكل أثناء المؤقت نفسه وإرسال وحدات BPDU على جميع المنافذ المعينة ومنفذ الجذر ، مع ضبط بت تغيير الهيكل.

شجرة الامتداد السريع TCN الفيضانات


بدلاً من إرسال تغيير الشبكة على طول الطريق الى الروت كما تفعل الشجرة الممتدة الكلاسيكية ، يتم الآن غمر تغيير الشبكة بسرعة في جميع أنحاء الشبكة.

توافق الشجرة الكلاسيكية والسريعة الممتدة


أخيرًا وليس آخرًا ، فلنتحدث عن التوافق. الإجابة المختصرة هي أن الشجرة الممتدة السريعة والشجرة الممتدة الكلاسيكية متوافقة. ومع ذلك ، عندما يتواصل سويش تشغيل سريع مع شجرة ممتدة كلاسيكية تعمل بسويش تشغيل كلاسيكي ، فلن تعمل جميع الميزات!


في المثال أعلاه لديّ ثلاثة سويشات . بين SW1 و SW2 سنقوم بتشغيل شجرة ممتدة سريعة. بين SW2 و SW3 سنعود إلى الشجرة الممتدة الكلاسيكية.


رأيت نظرية كافية؟ سأعرض لك في الدرس التالي الاعداد وتصحيح الأخطاء لكل ما تعلمته حتى الآن.

reaction:

تعليقات