Netmanias 기술문서: STP & RSTP를이용한Ethernet 망장애복구

STP & RSTP를이용한Ethernet망장애복구
2005년11월13일
NMC Consulting Group(tech@netmanias.com)

2
Example : Metro Access Ring
Overall Topology
: Access Ring: Edge Ring
CPE(L2/L3)
CPE(L2)

3
Bridge ID=88Bridge ID=77Bridge ID=22Bridge ID=3311231423121131231CPE(L2/L3)
Bridge ID=55Bridge ID=66Bridge ID=11Bridge ID=441001001001001010101010
Example : Metro Access Ring
Initial Configuration

4
Example : Metro Access Ring
CPE(L2/L3)
1005512333123114422317714124661881232332100100100101010101232310
Modelling

5
Example : Metro Access Ring
최초에는모두 신 Root Bridge라고생각함.
따라서모든포트가Designated Port.
따라서모든포트를통해Config BPDU를전송함.
802.1D에서의BPDU 발생원칙
Root Bridge의Designated Port에서발생하여, 하향Bridge의Designated Port를통해Tree 하단까지도달함.
ConfigBPDU는Designated Port에서만발생할수있다.
TCN BPDU는Root Port에서만발생한다.
Initial BPDU Transmission
{33, 0, 33, 2}
551233312311312{55, 0, 55, 1}
{11, 0, 11, 1}
{33, 0, 33, 1}
{33, 0, 33, 3}
{11, 10, 33, 2}
551233312311312{11, 10, 33, 3}
12{R, C, B, P}: BPDU
R = Root, C = Root Path Cost,
B = Designated Bridge, P = Transmitting PortBridge 33 최초에 자신이 Root라고 생각 , Bridge 11
BPDU를 에는 자신의 Priority가 11 Root
하는를 지를 포트를 통해 다 BPDU의 전송함12

6
Example : Metro Access Ring
BPDU Propagation
{R, C, B, P}: BPDU
R = Root, C = Root Path Cost,
B = Designated Bridge, P = Transmitting Port
CPE(L2/L3)
1005512333123114422317714124661881232332100100100101010101232310{11,10,33,2}
{11,10,33,3}
{11,10+10,44,4}
{11,0,11,1}
{11,0,11,3}
{11,10,22,4}
{11,0,11,2}
{11,10,22,2}
{11,10,22,3}

7
Example : Metro Access Ring
Root Port (상향 포트)
Root Port (상향 포트)
Alternate, Backup Port
※ BPDU propagation과 동 에 진행되는 것임.
Root Port, Designated Port는 Listening
상 즉 전환 .
Port Role Selection &
Active Topology Setup
CPE(L2/L3)
100553321144221771446618812323100100100101010101232310{11,10,33,2}
{11,10,33,3}
{11,10+10,44,4}
{11,0,11,1}
{11,0,11,3}
{11,10,22,4}
{11,0,11,2}
{11,10,22,2}
{11,10,22,3}
132331232

8
Example : Metro Access Ring
Port Role Selection
between 33 & 44
33244141032{11,10,33,3}
13Port 1의 Port priority vector = {11, 20, 44, 1}
Bridge 33 BPDU를 수신한 의 Port 1의
Message priority vector = {11, 10, 33, 3}
·(Bridge 33 Port 3의 RootPathCost) < (Bridge 44 Port 1의 RootPathCost)
· LAN segment의 Designated Bridge는 Bridge 33
·Port priority vector = {11, 10, 33, 3} 신
·Port 1 Designated port가
·Port 1의 Root path priority vector = {11, 10+10, 33, 3}
·Bridge 44의 Root path priority vector = {11, 20, 22, 2} on Port 3
·따라서 Port 1 Root port도
·Designated port도, Root port도 Blocking(Discarding) 상
·Discarding 상 에 여있는 포트의 attached LAN 상에서의 Designated Bridge가
Bridge(44)가 , 포트는 Alternate port임

9
Example : Metro Access Ring
Port Role Selection
between 22 & 44 (1)
44221441032310{11,10,22,2}
12Bridge 22가 는 BPDU가 Bridge 33의 Port 3에서 수신되고 Port 2에서
수신되 다고 가 함.
Port 3의 Port priority vector = {22, 0, 22, 2}
Port 2의 Port priority vector = {22, 0, 22, 3}
Bridge 22 BPDU를 수신한 의 Port 3의
Message priority vector = {11, 10, 22, 2}
·Bridge 11 Bridge 22 다 가 (New Root)
·Port 3의 Port priority vector = {11, 10, 22, 2} 신
· LAN segment의 Designated Bridge는 Bridge 22
·Port 3의 Root path priority vector = {11, 10+10, 22, 2}
·Bridge 44의 Root priority vector = {11, 20, 22, 2} on Port 3
·Port 3 Root Port
·따라서 Listening a Learning a Forwarding 전환
·Port 3의 Designated priority vector = {11, 20, 44, 3}
· 것 , Port 3의 신 Port priority vector 다 가
·따라서 Designated Port는 (Root port가 되 한 )

10
Example : Metro Access Ring
Port Role Selection
between 22 & 44 (2)
441432
·한 , Bridge 44의 Port 2의 Designated priority vector = {11, 20, 44, 2}
·Port 2의 Port priority vector = {22, 0, 22, 3}
·Port 2의 Port priority vector가 {11, 20, 44, 2} 신
· 상 에서 Bridge 44는 Port 2가 Designated port라고 생각하
Port 2의 Port priority vector = {11, 20, 44, 2}
Bridge 22 BPDU를 수신한 의 Port 2의
Message priority vector ={11, 10, 22, 3}
·수신 Message priority vector가 Port 2의 Port priority vector 다
가 ·Port 2의 Port priority vector = {11, 10, 22, 3} 신
· LAN segment의 Designated Bridge는 Bridge 22
·Port 2의 Root path priority vector = {11, 10+10, 22, 3}
·Bridge 44의 Root priority vector = {11, 20, 22, 2} on Port 3
·Port 2는 Root Port가
22410310{11,10,22,3}12

11
Example : Metro Access Ring
Port Role Selection
between 22 & 44 (3)
441432
·Port 2의 Designated priority vector = {11, 20, 44, 2}
· 것 Port 2의 Port priority vector = {11, 10, 22, 3} 다 가
·따라서 Port 2는 Designated Port가
·Root port도, Designated port도 Blocking(Discarding) 상
·Port 2가 LAN segment의 Designated Bridge가 Bridge 44 신
, Port 2는 Alternate port 임22410310{11,10,22,3}12

12
Example : STP의Ring 절체
Finding Alternative Path
when Fiber-cut Occurs
CPE(L2/L3) 1005533211442217714466188123231001001001010101012323101132331232Fiber cut

13
802.1D에서는, Designated
Bride priority vector 다
가 가 오면 조용히
무 하도록 되어 있 .
따라서 Max Age까지 다렸다가
Root 가 삭제될 것임.
Example : STP의Ring 절체
Bridge 22는 Root Port 를 즉 flush 킴.
에 따라 신 새 운 Root라고 판단하 .
그 과 같 BPUD를 주변에 전송함.
그러 , 802.1D의 알고리즘 오류 해 주변 Bridge
(44 & 77)들 Root Port 의 가
timeout 될 때까지 어떠한 interaction도 하지 않
BPDU Generation (1)
CPE(L2/L3)
1005533211442217714466188123231001001001010101232310{22,0,22,4}
{22,0,22,2}
{22,0,22,3}
1132331232

14
Example : STP의Ring 절체
Root 가 timeout 에 Bridge 44는 Port 2,3 Designated port 함.
Bridge 22가 는 BPDU에 대한 반박 그 에서와 같 BPDU를 전송함.
BPDU Generation (2)
Bridge 33의 Port 3 통해 주 Root Bridge 11에 대한 가 오고 있 , Bridge 44는 Port 1 새 운 Root port 할 것임.
Bridge 22는 Port 3 Root port .
Bridge 22의 Port 2는 Alternate port가 CPE(L2/L3)1005533211442277144661881232310010010010101012310{11,20,44,3}{11,20,44,2}11323123211,20,44,4}32120초 과

15
Example : STP의Ring 절체
Max Age: 20 초Listening: 15 초Learning: 15 초총 50 초!
Topology 수렴시간
CPE(L2/L3)
55332114422771446618812323123113233123232150+초 과

16
Example : RSTP의Ring 절체
Finding Alternative Path
when Fiber-cut Occurs
CPE(L2/L3) 100553321144221771446618812323100100100101010101232310113233122Fiber cut

17
Example : RSTP의Ring 절체
802.1w에서는 Designated
Bridge의 Designated Port ,
priority vector 다 가 가 오 라도 를 들 도록 알고리즘 수 되 .
BPDU Generation (1)
Bridge 22는 Root Port 를 즉 flush 킴.
에 따라 신 새 운 Root라고 판단함.
그 과 같 BPDU를 주변에 전송.
CPE(L2/L3)
1005533211442217714466188123231001001001010101232310{22,0,22,4}
{22,0,22,2}
{22,0,22,3}
1132331232

18
Example : RSTP의Ring 절체
Reaction to Inferior Information (1)
Bridge 44의 Port 1의 port priority vector = {11, 10, 33, 3}
Port 3의 Port priority vector = {11, 10, 22, 2}
Port 2의 Port priority vector = {11, 10, 22, 3}
Bridge 22의 BPDU를 수신한 에,
Port 3의 Message priority vector = {22, 0, 22, 2} 를 들여 Port 3의 Port priority vector를 신함!
Port 2의 Message priority vector = {22, 0, 22, 3} 를 들여 Port 2의 Port priority vector를 신함!
·Port priority vector (Port 3) = {22, 0, 22, 2}
·Port priority vector (Port 2) = {22, 0, 22, 3}
·모든 포트의 Root path priority vector 가 즉, Root priority vector = {11, 10+10, 33, 3} on Port 1
·즉, Port 1 새 운 Root Port
·Port 1 Alternate port 지 있 . Root Port를 Discarding 전환하고, Port 1 forwarding 전환 가 함.
3324422144323{22,0,22,2}
{22,0,22,3}
13123324422144323?
1312{11,10,33,3}?

19
Example : RSTP의Ring 절체
Reaction to Inferior Information (2) + Rapid Reconfiguration
Port 3의 Designated priority vector = {11, 20, 44, 3}
는 Port priority vector 다
Port 3의 Port priority vector = {11, 20, 44, 3}
Port 2의 Designated priority vector = {11, 20, 44, 2}
는 Port priority vector 다
Port 2의 Port priority vector = {11, 20, 44, 2}
Port 2,3 Designated port. Forwarding 상 가 되고 함.
a Proposal 포함한 BPDU를 전송
332442244323{11,20,44,3,
proposal}
{11,20,44,2,
proposal}
13121

20
Example : RSTP의Ring 절체
802.1D a Designated Port에서만 Config
BPDU가 전송될 수 있
802.1w a Agreement를 야 하 Root
port에서도 RST-BPDU를 낼 수 있
Reaction to Inferior Information (3) + Rapid Reconfiguration
·Bridge 22의 Port 2: Port priority vector = {11, 20, 44, 3}
·Bridge 22의 Port 3: Port priority vector = {11, 20, 44, 2}
·Bridge 22의 Root priority vector = {11, 20+10, 44, 2} on Port 3
·Port 3 Bridge 22의 새 운 Root Port a Forwarding 전환
·Port 2는 Alternate port a Discarding state 전환
·Bridge 22는, 44의 Proposal에 하 해 Designated port를
Discarding 전환해야 함
·Bridge 22의 Port 4가 Discarding 전환
·Agreement flag 포함 BPDU를 Bridge 44에
·Bridge 22의 Port 2는 Discarding 상 서 BPDU를 전송하지 않
·따라서 Bridge 44의 Port 3 agreement를 리 수 어 30초
갂의 Delay 에 Forwarding 상 전환 (하 에 단
제는 )
·Agreement를 Bridge 44의 Port 2는 리 Forwarding 상
전환
3324422442{11,20,44,2,
agree}
1312133

21
Example : RSTP의Ring 절체
Resulting Active Topology
CPE(L2/L3)
1005533211442217714466188123231001001001010101232310{11,10,33,2}
{11,10,33,3}
{11,10+10,44,4}
{11,0,11,1}
{11,0,11,3}
{11,30,22,4}
{11,20,44,3}
{11,20,44,2}
132331232

22
Example : RSTP의Ring 절체
.Bridge 22가fiber cut 식하는 갂: 0+
.Bridge 22가 신 새 운Root 식하고Port 2,3 통해Inferior information 전송하는 갂: 0+
.Bridge 44가Bridge22의 에반 하는 갂: 0+
.Bridge 44가 신의Port 2,3 Designated port 판단하고Proposal Bridge 22에 는 갂: 0+
.Bridge 22가 Designated port를discarding 상
만들고Bridge 44에 Agreement를 는 갂: 0+
< 1초OK< 500ms OK< 200ms Maybe< 100ms ?
Topology 수렴시간
CPE(L2/L3)
553321144221771446618812323123231132331232

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. 비의CPU 산 갂
.두브리지갂Link의 도및상
.Bridged LAN 전체에포함되어있는bridge 비의총개수
. 비 OS의, process 갂task switching 주 및소요 갂※ RSTP 규격상반드 소요되어야하는Delay 갂 다.
Example : RSTP의Ring 절체
RSTP reconfiguration 소요 갂에영향 끼치는요소

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RSTP의Restoration Time 1/3
.시험환경
134257861342578613425786
포트20000.0000.0002
포트10000.0000.0001
1 3
2
치 BBridge ID: 8000-0005.7201.117e
치 ABridge ID: 8000-0005.7200.027b
치 CBridge ID: 8000-0005.7201.179e10 Mbps traffic to
0000.0000.000210 Mbps traffic to
0000.0000.0001

25
RSTP의Restoration Time 2/3
.시험방법
① 포트1에서패킷capture를하고있는상 에서Link3 단절 약1,2초 에패킷capture를 단한다.
②capture 패킷의도착 갂의갂격 큰 분 찾 얼마만큼의 갂단절 에패킷수신 재개되 는지를확 한다.
③Link3의 , 단절 반복하여통신재개 갂 한다.

.시험결과
Link 3DownUp1회55.5 ms90.4 ms2회56.7 ms106.9 ms3회39.5 ms100.5 ms4회49.6 ms106.2 ms5회44.9 ms100.3 ms6회43.7 ms99.7 ms평균48.3 ms100.7 ms

26
RSTP의Restoration Time 3/3
.결과분석
①Link Up 때의 가, Link Down될때의 다대략2배의 갂 린다.
② 는, Link3에서Link Up될때Root Bridge의Designated Port가Proposal 고, 하 Bridge가 를수신해Agreement를 때 에, 즉, 2대의Bridge가 관되 때 다.
③Link Down , 웃Bridge와의협의절차 , 신의Alternate Port 였던것 Root Port 전환하는과 만있 다.

27

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