Konfiguracja Rapid Spanning Tree Protocol na przełącznikach Scalance X200, X300 oraz X400.

Transkrypt

1 Konfiguracja Rapid Spanning Tree Protocol na przełącznikach Scalance X200, X300 oraz X Wstęp Protokół STP stworzony został dla zwiększenia niezawodności środowisk sieciowych. Umożliwia on konfigurację urządzeń sieciowych w sposób zapobiegający powstawaniu pętli. Zapewnia on nadmiarowość ścieżek, jednak utrzymuje ścieżki tylko w stanie gotowości, blokując na nich ruch sieciowy w celu uniknięcia powstania pętli oraz burzy broadcastowej. Gdy któreś z połączeń z jakiegoś powodu zostanie utracone (utrata sygnału, utrata zasilania, złe warunki atmosferyczne, przerwanie kabla) protokół drzewa opinającego rekonfiguruje topologię sieci i przywraca łączność na zapasowych ścieżkach. RSTP Rapid Spanning Tree Protocol, to rozszerzenie protokołu STP, które działa znacznie szybciej niż STP w obszarze tworzenia drzewa oraz rekonfiguracji istniejącego drzewa w przypadku wystąpienia błędu. Dzieje się tak dlatego, że w protokole RSTP zgrupowano dwa stany portów ( blocking oraz listening ), które niczym się do siebie nie różniły, w jeden stan discarding. Port w tym trybie może nasłuchiwać ramek, ale nie może wysłać lub odebrać żadnych danych. Dzięki temu zabiegowi, po wykryciu awarii port zmienia natychmiast stan na forwarding nie czekając jak w przypadku STP około 30 sekund na rekonfigurację drzewa. Przykład działania protokołu RSTP:

2 Urządzenia obsługujące RSTP wysyłają cyklicznie przez wszystkie porty ramki BPDU (Bridge Protocol Data Units) zawierające informacje o swoim priorytecie, priorytecie portu przez który ramka została przesłana oraz szybkości tego portu. Na podstawie zgromadzonych w ten sposób informacji urządzenie wybiera korzeń drzewa (przełącznik o najwyższym priorytecie), a następnie ustala najbardziej optymalne ścieżki do korzenia. Parametry rozsyłane przez przełączniki w pakietach BDPU: Priorytet (Bridge Identifier BID). Tworzony on jest z adresu MAC przełącznika oraz modyfikowalnego priorytetu. Koszt danej ścieżki (Path Cost) protokół oblicza koszt ścieżki opierając się na przepustowości danego interfejsu. Identyfikator portu (Port Identifier) zawiera informacje o numerze portu oraz jego modyfikowalnym priorytecie. 2. Konfiguracja przełącznika 2.1 Przypisanie adresu IP Jeżeli konfigurujemy przełącznik nie posiadający przypisanego adresu IP, postępuj zgodnie z poniższymi wytycznymi. Jeżeli przełącznik posiada już skonfigurowany adres IP, przejdź do punktu 2.2 tego poradnika. Aby przypisać adres IP urządzeniu, skorzystamy z narzędzia SIMATIC STEP 7. Przed uruchomieniem SIMATIC STEP 7 musimy ustawić adres IP oraz maskę podsieci karty sieciowej na komputerze klasy PC tak, by znajdowała się w tej samej podsieci w której będzie skonfigurowany nasz przełącznik. Przykładowa konfiguracja karty sieciowej wygląda następująco:

3 Uruchamiamy narzędzie STEP7 i tworzymy nowy projekt. Przechodzimy do menu Options i wybieramy Set PG/PC Interface Wybieramy interfejs sieci Ethernet naszej stacji PC z protokołem TCP/IP. Przechodzimy do menu PLC i wybieramy Edit Ethernet Node Następnie klikamy na przycisk Browse w polu Ethernet node.

4 Narzędzie wyszukuje urządzenia dostępne w sieci. W polu wyniku powinien pojawić się nasz moduł rozpoznany po adresie MAC z adresem IP Klikamy w niego i zatwierdzamy wybór. W polu Set IP configuration wybieramy Use IP parameters i wpisujemy adres oraz maskę naszej podsieci. np /24 ( ) Zaznaczamy pole Do not use router. W celu zatwierdzenia konfiguracji IP, klikamy na Assign IP Configuration. W polu Device name wpisujemy dowolną nazwę dla modułu, np. X310Test i zatwierdzamy przyciskiem Assign Name. Opuszczamy okno konfiguracyjne klikając na Close, kończymy pracę z programem STEP 7.

5 W ten sposób skonfigurowaliśmy nasz moduł do komunikacji w sieci Ethernet, co pozwala nam na dalszą konfigurację z wykorzystaniem przeglądarki internetowej. Uwaga! Taką samą konfigurację możemy przeprowadzić również za pomocą dostarczanego przez producenta narzędzia Primary Setup Tool (PST), które znajdziemy na dołączonej do urządzenia płycie CD. 2.2 Logowanie do urządzenia przez przeglądarkę internetową Jeżeli urządzenie posiada skonfigurowany adres IP, możemy połączyć się z nim za pomocą przeglądarki internetowej, poprzez wpisanie w pasku adresu, adresu IP naszego urządzenia. Ekran logowania wygląda następująco: Do zalogowania do urządzenia wymagane jest podanie nazwy użytkownika i hasła: Domyślne dane logowania Nazwa użytkownika: Hasło: admin admin 2.3 Włączanie protokołu RSTP Po pomyślnym zalogowaniu się, wybieramy z menu nawigacyjnego znajdującego się po prawej stronie folder Switch :

6 W menu Spanning Tree Protocol wybieramy opcję RSTP. Operację tę powtarzamy dla każdego przełącznika znajdującego się w sieci. Jeżeli któryś przełącznik w sieci nie obsługuje protokołu RSTP, jesteśmy zmuszeni do ustawienia wolniejszego i starszego protokołu STP na wszystkich urządzeniach sieciowych. W obszarze Spanning Tree Protocol znajdują się jeszcze dwa pola: Enhanced Passive Listening Compatibility zaznaczenie tego pola aktywuje przesyłanie ramek TCN (Topology Change Notification) przez Porty Edge (prowadzące do stacji końcowych). Jest to wymagane jeżeli chcemy łączyć sieci RSTP z sieciami w których skonfigurowano protokół HSR Ring. RSTP Big Network Support zaznaczenie tego pola aktywuje wsparcie RSTP dla dużych sieci (do 80 przełączników). Uwaga! Uruchomienie RSTP możliwe jest tylko jeśli nie jest uruchomiona obsługa Ring Redundancy Aby wyłączyć usługę Ring Redundancy, należy z menu nawigacyjnego rozwinąć folder X-300 (zależnie od modelu przełącznika), a następnie wybrać zakładkę Ring Config

7 W powyższym oknie, w polu Redundancy Mode ustawiamy wartość Disabled. Uwaga! W przełącznikach serii X-400 przełączniki R1 oraz R2 znajdujące się na płycie czołowej muszą być ustawione w pozycji ON, aby możliwe było wyłączenie Ring Redundancy Uruchomienie na wszystkich przełącznikach obsługi RSTP spowoduje automatyczne rozsyłanie ramek BPDU oraz zbudowanie drzewa RSTP, co zapobiegnie powstawaniu pętli w sieci. Można również ustalić parametry na podstawie których algorytm RSTP będzie obliczał optymalne ścieżki lub ustalał korzeń drzewa. 2.4 Konfiguracja parametrów RSTP W celu dalszej konfiguracji RSTP należy z menu po lewej stronie rozwinąć folder Switch i wybrać folder STP/RSTP.

8 Lewa kolumna zawiera informacje o konfiguracji przełącznika, na którym jesteśmy zalogowani. Prawa kolumna zawiera natomiast informacje na temat Root Bridge, czyli korzenia drzewa RSTP, odczytane z pakietów BDPU. Jeśli przełącznik na którym aktualnie operujemy jest korzeniem drzewa (tak jak w tym przypadku) dane w obu kolumnach powinny być jednakowe. Znaczenie poszczególnych pól: Bridge Priority / Root Priority Parametr ten determinuje który przełącznik zostanie korzeniem drzewa RSTP. Przełącznik posiadający najmniejszą wartość tego parametru zostaje mianowany korzeniem drzewa RSTP. Jeśli kilka przełączników posiada taką samą wartość tego parametru, korzeniem drzewa zostaje przełącznik o najniższej wartości adresu MAC. Wartość Bridge Priority może być zmieniana w zakresie ze skokiem Bridge Adress / Root Address Adres MAC przełącznika, na którym jesteśmy zalogowani / Adres MAC Root Bridge. Root Port Port wytypowany przez algorytm RSTP do komunikacji z korzeniem drzewa RSTP. Topology Changes / Last Topology Change Wartość Topology Changes informuje nas ile razy zmieniała się topologia drzewa RSTP od ostatniego uruchomienia protokołu. W prawej kolumnie Last Topology Change widzimy ile czasu (w minutach) upłynęło od ostatniej rekonfiguracji drzewa RSTP. Bridge Hello Time / Root Hello Time Każdy przełącznik będący częścią drzewa RSTP regularnie rozsyła ramki BPDU. Czas podany w tym polu informuje nas o odstępie czasu pomiędzy wysyłaniem kolejnych ramek BPDU.

9 Bridge Forward Delay / Root Forward Delay Informację o zmianie topologii drzewa nie wchodzą w życie w momencie otrzymania ich przez przełącznik. Aby odbyła się rekonfiguracja drzewa, każdy przełącznik musi otrzymać te informacje. Jeżeli pewna część przełączników nie otrzymałaby jeszcze tej informacji, a inne przełączniki przeprowadziłyby już rekonfigurację drzewa, mogą nastąpić różne nieprzewidziane działania sieci. Aby zapobiec takiej sytuacji w tym polu wpisujemy interwał czasowy jaki przełączniki czekają przed rekonfiguracją drzewa. Gwarantuje to zmianę topologii dopiero wtedy, gdy wszystkie przełączniki uzyskają informację o zmianie (domyślnie 15 sek). Bridge Max Age / Root Max Age Parametr ten definiuje maksymalną długość życia ramki BPDU, która może zostać zaakceptowana przez przełącznik (domyślnie 20 sek). 2.5 Stan portów przełącznika Z menu nawigacyjnego rozwijamy folder STP/RSTP i wybieramy zakładkę Ports. Widzimy listę portów przełącznika Znaczenie kolejnych kolumn w tym oknie: Port informuje do którego portu odnoszą się kolejne informacje STP Status pokazuje czy na danym porcie działa protokół STP/RSTP. Priority Jeśli ścieżka obliczona przez algorytm RSTP może prowadzić przez kilka portów na urzadzeniu, wybrany zostaje port z najniższym priorytetem. Path Cost ten parametr jest wykorzystywany do obliczenia ścieżki przez algorytm RSTP. Im niższa wartość tym większe prawdopodobieństwo iż dany port zostanie wybrany. Jeśli kilka portów na urządzeniu będzie posiadało ten sam priorytet i koszt ścieżki zostanie wybrany port o najniższym numerze. Wartość pola Path Cost jest uzależniona od

10 przepustowości danego portu. Im wyższa przepustowość tym niższa wartość powinna być ustawiona. Poniższa tabela przedstawia wartości dla protokołów STP i RSTP. Prędkość transmisji [Mbit/s] STP Path Cost RSTP Path Cost Tabela 1. Domyślny koszt interfejsu w zależności od prędkości transmisji State wyświetla stan w jakim znajduje się dany port. Możliwe są następujące stany: o Disabled port może tylko odbierać ramki i nie jest wykorzystywany przez RSTP. o Blocking w tym stanie port może odbierać jedynie ramki BPDU o Listening w tym stanie port wysyła i odbiera ramki BPDU. Port jest wykorzystywany przez algorytm RSTP. o Learning stan w którym port aktywnie uczy się topologii sieci. o Forwarding port działa aktywnie w sieci, może wysyłać i odbierać ramki. FWD Transitions informuje o liczbie przejść portu ze stanu listening na forwarding. Edge - informuje o tym czy port jest w trybie Edge jeśli tak, to prowadzi do urządzenia, które nie obsługuje RSTP lub STP. P. t. P. informuje czy do portu podłączone jest jedno urządzenie (Yes) czy też kilka, np. przez hub (No). 2.6 Konfiguracja pojedynczego portu przełącznika Kliknięcie w numer portu, znajdujący się w pierwszej kolumnie powoduje przeniesienie do menu konfiguracji RSTP tego portu.

11 Opis znaczenia poszczególnych pól: (R/M)STP enabled zaznaczenie tego pola spowoduje uruchomienie protokołu spanning tree na danym porcie. Admin Edge Port - zaznaczenie tego pola spowoduje ręczne ustawienie Edge Port Auto Edge Port zaznaczenie tego pola spowoduje automatyczne wykrywanie urządzeń końcowych podłączonych do tego portu. Priority Ustaw w tym polu priorytet portu (0-255) Admin Path Cost to pole pozwala na określenie wartości Path Cost. Jeśli zostanie wpisane 0, algorytm RSTP wyliczy tę wartość automatycznie. Path Cost To pole wyświetla wartość parametru Path Cost. Admin Point to Point Status możliwe są trzy ustawienia: o Zaznaczone Shared Media Connection ręczne wyłączanie połączenia point-to-point na tym porcie (podłączone do tego portu jest więcej niż jedno urządzenie) o Zaznaczone Point to Point Connection ręczne ustawienie połączenia point-to-point na tym porcie (podłączone do tego portu jest dokładnie jedno urządzenie) o Oba pola niezaznaczone połączenie point-to-point będzie wykrywane automatycznie. Jeśli transmisja odbywa się w trybie full duplex, połączenie uznawane będzie jako pointto-point. Połączenie point-to-point oznacza, że do portu podłączone jest pojedyncze urządzenie (np. stacja końcowa, przełącznik, router). Shared media connection oznacza połączenie portu z wieloma urządzeniami za pomocą, np. koncentratora (hub).