Přeskočit na hlavní obsah

Otázka č. 17 - Přepínání v sítích IP

Přepínané sítě, hiearchický model, redudance, agregace, STP, RSTP, konfigurace switche, bezpečnost

  1. O jakou síť (oblast) se v případě přepínaných sítí jedná? - jaké zařízení, vrstva…
  2. S jakými adresami switch pracuje? Jak se rozhoduje a správném “nasměrování” dat? Popiš trochu ten proces, případně výjimky… jaké metody ovlivňující rychlost rozhodování znáš?
  3. Jaký mají význam pojmy redundance a agregace? Jakým způsobem můžeme při návrhu sítě tyto přístupy aplikovat? - zajímají mě příklady technologií nebo obecné zásady atd…
  4. Spanning Tree Protocol - k čemu je? Co může jeho absence způsobit? Popiš jednoduše princip

Přepínané sítě​

  • Zde se bohybujeme v rámci lokálních sítí (LAN) a konkrétně na úrovni 2. vrstvy ISO/OSI modelu.
  • Přepínání je zde realizováno pomocí switchů, které pracují na základě MAC adres.
    • Každý switch má tabulku MAC adres, které se učí z rámců, které přijímá.
    • Když pak switch dostane rámec, který má doručit, podívá se do tabulky MAC adres a podle ní se rozhodne, na který port rámec pošle.
      • Pokud MAC adresa v tabulce není, switch rámec pošle na všechny porty kromě toho, na kterém rámec přišel.
        • Tím se učí, kde se která MAC adresa nachází.

Metody přepínání​

Cut-Through​

  • Rámec je přeposlán ihned po přijetí prvních 6 bajtů (destinace).
  • Dělí se na dvě možnosti
    • Fast Forward
      • Rámec je přeposlán ihned po přijetí prvních 6 bajtů (destinace).
      • Nejrychlejší metoda, ale nejmenší bezpečnost.
    • Fragment-Free
      • Rámec je přeposlán ihned po přijetí prvních 64 bajtů.
      • Zabraňuje přeposlání rámce, který by mohl být chybný.

Store-and-Forward​

  • Rámec je přeposlán až po jeho kompletním přijetí.
  • Před odesláním je rámec zkontrolován na chyby.
  • Nejbezpečnější metoda, ale nejpomalejší.

Redundance a agregace​

Redundance​

  • Záložní cesty, které se aktivují v případě výpadku hlavní cesty.
  • Zabraňuje výpadku sítě v případě poruchy.
  • Lze aplikovat přidáním více zařízeních stejného druhu, například hned na záčátku můžeme mít dva switche, které jsou propojeny.

Agregace​

  • Propojení více portů do jednoho logického celku.
  • Zvyšuje propustnost a zároveň zvyšuje spolehlivost.
  • Lze aplikovat například pomocí LACP (Link Aggregation Control Protocol) (EtherChannel).

Spanning Tree Protocol (STP)​

Při využití redundance může vzniknout smyčka, která by způsobila broadcast storm. (packety by putovali do nekonečna)

Pokud zapojíme switch do sítě prvních několik vteřin zjišťuje STP smyčky a určuje si hlavní cesty. Prochází jimi pouze BPDU. Součástí BPDU je

  • BID (Bridge ID) - informace o switchi který tento packet vyslal
    • Priority - defaultně 32768 (0-65535(vždy násobek 4096)) - čím menší tím důležitější
    • Extended System ID - VLAN ID (přičítá se k Priority, řešení pro každou Vlan)
    • Mac Adresa
    • Root ID - informace o root switchi (pokud je již znám) - ze začátku je to on sám
    • Obsahuje i další pokročilejší údaje

Root Bridge​

Označuje swithc považovaný jako hlavní, vůči němu se určují všechny cesty. Nazačátku je každý switch root

Root ports​

Porty, které vedou k root switchi, cesta přes tento port je celkově nejlepší.

  • Cena cesty se určuje podle rychlosti linky (podle nejpomalejšího portu na kabelu - pokud manuálně nesnižujeme rychlost) - GigEthernet má hodnotu 4, FastEthernet má hodnotu 19
  • Co když máme více portů, po kterých bude cena cesty stejná?
    • Root Port bude ten, který směřuje k SW s nižším BID
  • Více kabelů mezi dvěma SW?
    • Existuje údaj, který se označuje jako Port Priority - defaultně 128 - nižší by vyhrál… potřebovalo by to ale náš zásah a změnu této Priority
    • Alternativně se rozhoduje podle Port ID Switche na druhé straně…

Designated Ports​

Protilehlý port k Root portu, který je nejlepší cestou k rootu pro daný switch.

  • Všechny porty na Root Bridge jsou Designated

Alternate Ports​

Porty, které nejsou aktivní, čekají na případný výpadek Root portu.

  • zablokováním těchto portů se zabrání smyčkám

Timinig​

BPDU se posílají každé 2s (1-10s)

  1. Zapojili jsme kabel - naskočí oranžové světélko
  2. Port zablokuje veškerou komunikaci = Blocking stav (dovolí pouze přijímání BPDU - kvůli určení Root Bridge a funkcí portů)
  3. Nastává 15ti vteřinové okno (Forward Delay), kdy je port v Listening stavu - v tu chvíli SW posílá a přijímá BPDU (ostatní komunikaci blokuje)
  4. Následuje dalších 15 vteřin (Forward Delay), kdy port vyhodnocuje získané informace = Learning stav - během této fáze stále přijímá a odesílá pouze BPDU… už ale tyto zprávy používá i k tomu, aby začal vytvářel MAC tabulku
  5. Následně se port přepne do Forwarding stavu, kde funguje jako plnohodnotný a aktivní por

Co když nepřijde žádný BPDU?

  • Normálně chodí BPDU každé 2 vteřiny (Hello Timer)… když ale nedorazí do 20ti vteřin (Max Age Timer), přepne port do Blocking stavu, dokud nepřijde nějaké BPDU a nedojde k vyhodnocení…

PortFast

  • Umožňuje přeskočit celou tu rozhodovací fázi a přepnout rovnou do Forwarding stavu…
  • Když chceme do sítě připojit koncové zařízení (například PC) a máme funkční DHCP server, musel by tento PC čekat celých 30 vteřin (defaultně), než mu bude nabídnuta IP adresa (protože veškeré pokusy v tom 30ti vteřinovém okně byly blokované)…
  • Proto na portech směřujících k PC (Access porty) můžeme nastavit PortFast a urychlit situaci…
  • Nesmíme to ale udělat na Trunk portech (či jiných portech, kde se na druhé straně bude nacházet další SW) - tím bychom se vystavili nebezpečí vytvoření smyčky (protože PortFast vlastně ignoruje celý princip STP