67472

Функционирование мостов и коммутаторов на основе протокола канального уровня STP стека протоколов TCP/IP

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Изучение основных принципов работы мостов и коммутаторов в сетях ЭВМ на основе протокола STP. Получение знаний по принципам построения и алгоритмам функционирования мостов и коммутаторов в сетях ЭВМ и навыков по устранению активных петель в сети при помощи протокола STP.

Русский

2014-09-10

119.5 KB

1 чел.

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Марийский Государственный Технический Университет

Факультет Информатики и Вычислительной Техники

Лабораторная работа №5

Функционирование мостов и коммутаторов на основе протокола канального уровня STP стека протоколов TCP/IP

Вариант №12

                                                                           Выполнил: ст. гр. ВМ-41

                         Сафиуллин Н. Ш.

                                                                           Проверил: преподаватель

                                                                                              Васяева Е. С.

г.Йошкар – Ола,

2009г.

  1.  Цель работы

Изучение основных принципов работы мостов и коммутаторов в сетях ЭВМ на основе протокола STP. Получение знаний по принципам построения и алгоритмам функционирования мостов и коммутаторов в сетях ЭВМ и навыков по устранению активных петель в сети при помощи протокола STP.

Задание

  1.  Изучить структуру и алгоритмы работы мостов в сетях ЭВМ.
  2.  Изучить структуру и алгоритмы работы коммутаторов в сетях ЭВМ.
  3.  Изучить алгоритм устранения активных петель в сетях ЭВМ при помощи протокола канального уровня STP.
  4.  Пользуясь алгоритмом устранения активных петель, скорректировать заданную сеть для случаев: а) устранения активных петель; б) обрыва линии связи между узлами сети.


  1.  Исходные данные

Коммутаторы

Идентификатор коммутатора IDk

Стоимость портов коммутатора Sп

А

7500

25

Б

7000

10

В

5000

40

Г

4000

30

Линия обрыва №2.

Рис.  Граф сети


  1.  Граф-схема алгоритма устранения активных петель в сетях ЭВМ

Шаг 1.

Шаг 2.


  1.  Иллюстрации, отражающие этапы работы протокола STP, форматы служебных сообщений

Проиллюстрируем процесс выбора корневого коммутатора по протоколу STP форматами служебных сообщений (BPDU-пакетов).

Сообщение, посылаемое на порт 1 коммутатором А:

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

7500

0

7500

1

0

XX

XX

XX

Сообщение, посылаемое на порт 2 коммутатором А:

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

7500

0

7500

2

0

XX

XX

XX

Сообщение, посылаемое на порт 2 коммутатором Б, после приема сообщения от А (идентификатор Б меньше корневого, он начинает посылать свой пакет):

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

7000

0

7000

2

0

XX

XX

XX

Сообщение, посылаемое на порт 1 коммутатором Г, после приема сообщения от А

(идентификатор Г меньше корневого, он посылает свой пакет):

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. Возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

4000

0

4000

1

0

XX

XX

XX

Сообщение, посылаемое на порт 1 коммутатором В, после приема сообщения от Г

(идентификатор В больше корневого, он посылает пакет у Г):

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

4000

0

4000

1

0

XX

XX

XX

Сообщение, посылаемое на порт 1 коммутатором Б, после приема сообщения от В:

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

4000

0

4000

1

0

XX

XX

XX

Сообщение, посылаемое на порт 2 коммутатором А, после приема сообщения от Б:

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

4000

0

4000

2

0

XX

XX

XX

После соревнования корневым коммутатором становится коммутатор Г.

Выбранный корневой коммутатор Г рассылает на оба порта пакеты BPDU следующего формата:

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

4000

0

4000

1

0

XX

XX

XX

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

4000

0

4000

2

0

XX

XX

XX

Коммутаторы А и В, получив эти пакеты на порт 1 и 2 соответственно, которые становятся корневыми, увеличивают стоимость пути до корня на свою стоимость портов и рассылают пакеты дальше.

Коммутатор А пошлет пакет на порт 1:

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

4000

25

7500

1

0

XX

XX

XX

Коммутатор Г пошлет пакет на порт 2:

ИД прото-кола

Версия

Тип сообще-ния

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимость пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

0

1

4000

40

5000

1

0

XX

XX

XX

Коммутатор Б примет BPDU-пакет на порты 1 и 2. Коммутатор Б назначит корневым портом порт 2 с меньшей стоимостью пути до корня, порт 1 при этом окажется назначенным. Порт 1 коммутатора В становится блокированным для исключения петли.

У корневого коммутатора все порты являются назначенными.

Рис.  Процедура выбора корневых, назначенных и блокированных портов

Рис.  Итоговый граф сети

При обрыве линии связи между коммутаторами Б и В ничего не случится, так как эта линия не используется. Коммутатор Б по-прежнему будут получать пакеты от корневого коммутатора на корневой порт 2, аналогично коммутатор В будет получать пакеты от корневого коммутатора на свой корневой порт 2.

Если бы потребовалась реконфигурация, то коммутатор, не получивший на корневой порт пакета BPDU  активизирует процесс реконфигурации, рассылая на все порты BPDU-пакеты следующего формата:

ИД прото-кола

Вер-сия

Тип сооб-щения

Флаги

Корне-вой ИД

Стоимо-сть пути до корня

ИД комму-татора

ИД порта

Возраст сообще-ния

Макс. возраст

Время привет-ствия

Задержка пере-хода

0

0

80h

100000001b

4000

0

(ИД)

1 (2)

0

XX

XX

XX

Затем снова производится процедура выбора корневого коммутатора, корневых, назначенных и блокированных портов, а также снова заполняются адресные таблицы. Передача данных при этом не ведётся во избежание образование временных петель.

Рис.  Процедура выбора корневых, назначенных и блокированных портов

Рис.  Итоговый граф сети после обрыва линии между коммутаторами Б и В


  1.  Выводы

В результате работы протокола STP сеть была сконфигурирована оптимальным образом, благодаря устранению активных петель. Был блокирован неоптимальный путь между коммутаторами Б и В. После обрыва линии связи между коммутаторами протокол STP позволил бы переконфигурировать сеть в виде последовательного соединения коммутаторов , т.о. восстановив ее работоспособность.

К недостаткам протокола STP стоит отнести следующее:

  1.  Передаются BDPU-пакеты, загрязняющие сеть.
  2.  В момент реконфигурации сеть не работает.
  3.  Увеличивается стоимость сети за счет повышенной стоимости.

Ретранслируя кадры, каждый коммутатор определяет, не меньше ли его идентификатор, чем указанный в кадре. Если нет, то он ретранслирует чужие пакеты. При завершении процедуры выбора корневого коммутатора (коммутатор получил свой же BPDU-пакет) каждый коммутатор находит свой корневой порт – порт, у которого стоимость до корня оказалось меньше, чем у других портов. У корневого коммутатора все порты становятся назначенными. Петли исчезают благодаря блокировке.


А

Г

В

Б

4

3

1

2

Алгоритм устранения активных петель

1

Коммутатор получил BPDU пакет?

2

Нет

Да

Пришёл собственный BPDU пакет?

Нет

Да

Широковещательная рассылка BPDU пакета со своими значениями “ИД коммутатора” и “Корневой ИД”

“Корневой ИД”  пакета больше собственного?

Да

Нет

2

Широковещательная рассылка полученного BPDU пакета

1

Этот коммутатор становится корневым, состязание заканчивается

Перевод коммутатором с наибольшей стоимостью пути до корня этого порта в блокированное состояние

Нет

Да

Обошли все коммутаторы?

Корневой коммутатор отправляет BPDU пакеты (поля “Стоимость пути до корня” установлены в 0)

Добавление своей стоимости к значению поля полученного пакета и рассылка этого пакета дальше

Завершение алгоритма

А

Г

В

Б

Корневой коммутатор

25

IDк = 7500

Sп = 25

40

0

0

IDк = 4000

Sп = 30

IDк = 5000

Sп = 40

IDк = 7000

Sп = 10

2

2

1

1

1

2

2

1

А

Г

В

Б

орневой коммутатор

2 - корневой

2 - назначенный

1 – назначенный

1 - назначенный

2 - корневой

2 - назначенный

1- блокированный

1 - корневой

А

Г

В

Б

Корневой коммутатор

2 - корневой

2 - назначенный

1 – назначенный

1 - назначенный

2 - корневой

2 -  назначенный

1 - блокированный

1 -корневой


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21676. Определение индуктированных напряжений и токов опасного и мешающего влияний 334 KB
  Цепи будем считать однородными по длине и параллельными в пределах сближения. Когда во влияющей цепи 1 протекает переменный ток I1 то в результате магнитной индукции по всей длине цепи 2 будет индуцироваться э. Если ток во влияющей цепи I1 не изменяется в пределах всего сближения то продольная э. Практически это может быть если обе цепи электрически короткие.
21677. Взаимные влияния между цепями связи, телемеханики и меры защиты 307.5 KB
  Первичные параметры влияния на цепи связи в воздушных линиях связи; 3. Первичные параметры ЭМ влияния между цепями симметричных кабелей связи; 4. Причины взаимного влияния между цепями связей и основные параметрыпервичные и вторичные параметры влияния Качество и дальность связи обуславливаются не столько собственным затуханием цепей сколько мешающими взаимными влияниями между соседними цепями которые проявляются в виде переходного разговора или шума.
21678. Основное уравнение влияния между цепями 153.5 KB
  Токи электрического влияния ближнем и дальнем концах; 2. Токи магнитного влияния на ближнем и дальнем концах; Полный ток электромагнитного влияния на ближнем и даль нем концах. Токи электрического влияния ближнем и дальнем концах Рассмотрим общий случай когда две двухпроводные цепи с параллельными проводами имеют различные параметры и замкнуты на концах на согласованные нагрузки рис. Обозначим напряжения и токи во влияющей цепи U10 I10; на ближнем конце U20 I20 и U2l I2l на дальнем конце цепи подверженной влиянию.
21679. Переходное затухание между цепями в кабельных линиях 336.5 KB
  На ближнем конце ; дБ На дальнем конце . дБ Так как мощность в начале влияющей цепи; мощность в начале цепи подверженной влиянию мощность на дальнем конце цепи подверженной влиянию. 1 где уровни передачи в начале и в конце цепей. Согласно определению защищённости на ближнем конце: Откуда переходное затухание на ближнем конце.
21680. Общие понятия об организации связи на железнодорожном транспорте и видах НС 41 KB
  Организация связи на железнодорожном транспорте; 4. автоматики телемеханики и связи Изучение дисциплины будет проходить в 6ом семестре. Вы должны самостоятельно изучить следующие вопросы: Конструкции и свойства воздушных линий связи и высоковольтных линий автоблокировки; кабельных линий автоматики телемеханики и связи: кабелей связи ВЧ и НЧ; коаксиальных кабелей; кабелей автоматики телемеханики и силовых; волоконнооптических кабелей; волноводов; сверхпроводящих кабелей.
21681. Основы электродинамики направляющих систем 183.5 KB
  Исходные уравнения электродинамики; 2.Исходные уравнения электродинамики Основные уравнения электродинамики поля называемые уравнениями Максвелла обобщают два основных закона электродинамики: закон полного тока и закон электромагнитной индукции.2 представляют собой интегральную запись уравнений Максвелла чаще пользуются уравнениями в дифференциальной форме. Второе слагаемое в правой части уравнения 2.
21682. Особенности электромагнитных процессов в направляющих системах 222 KB
  1 Скорость перемещения фазы поля называют фазовой скоростью. На практике основной интерес представляет знание характеристик поля на очень больших расстояниях от излучателя таких что .8 Величину принято называть эквивалентной глубиной проникновения поля. Расчетные соотношения глубины проникновения поля для некоторых металлов приведены в таблице: Таблица 2.
21683. Параметры передачи цепей воздушных и кабельных линий 280 KB
  Первичные параметры цепи; 2. Первичными параметрами цепи называются индуктивность активное сопротивление проводов цепи емкость между проводами цепи а также проводимость изоляции между проводами отнесённые к единице длины линии километру и равномерно распределённые по всей длине линии. Индуктивность проводов L Гн км характеризует способность цепи накапливать энергию в магнитном поле а также определяет связь между током в проводах цепи и сцепленным с ним магнитным потоком: . Емкость C Ф км характеризует способность цепи накапливать...
21684. Оптимальное соотношение между первичными параметрами кабельных цепей 263 KB
  Уравнение однородной линии; 2.Уравнение однородной линии При определённых условиях первичные параметры полностью характеризуют электрические свойства линейных цепей связи. Однако в отличии от сосредоточенных параметров они распределены по всей длине линии.Вторичные параметры цепи Из приведённых выше формул следует что распространение энергии по линии ток и напряжение в любой точке цепи обусловлены в первую очередь параметрами и .