Протокол Rapid Spanning Tree Protocol

RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol – «быстрый» протокол связующего дерева) – широко используемая в системах промышленной автоматизации. Протокол RSTP по своему принципу действия преобразует сеть произвольной топологии в древовидную топологию.

При использовании данного протокола можно увеличить число резервных каналов связи между устройствами, без него – это невозможно, поскольку два или несколько активных маршрутов между мостами сети будут способствовать возникновению broadcast-шторма, т.е. процесса бесконечной передачи пакетов данных по сети. При этом локальная сеть оказывается заблокированной и обмен данными между ИЭУ становится невозможным.

Применение протокола RSTP позволяет логически блокировать резервные каналы связи до момента повреждения в сети.

Первый шаг к построению активной конфигурации сети, использующей протокол резервирования RSTP, – определение «корневого» моста, от которого впоследствии будет строиться топология «связующего дерева». Для этого между мостами происходит обмен служебными сообщениями BPDU (Bridge Protocol Data Unit). Изначально каждый мост является «корневым» и выполняет функцию отправки служебных сообщений, в которых значения идентификаторов «корневого» моста Root ID и моста Bridge ID равны. Идентификатор Bridge ID указывает на мост – источник рассматриваемого служебного сообщения. Далее каждым из мостов производится анализ полученных служебных сообщений для определения моста, претендующего на звание «корневого».

В большей степени на это звание всегда претендует мост с меньшим значением идентификатора «корневого» моста Root ID. Если мост сети получает служебное сообщение со значением идентификатора «корневого» моста, меньшим его собственного, он перестаёт считать себя «корневым».

При этом в формируемом им служебном сообщении осуществляется замена его собственного значения на значение идентификатора моста Root ID, претендующего на звание «корневого».

Как только процедура выбора завершается, в сети остаётся только один «корневой» мост. Все его порты являются назначенными и функционируют в режиме обучения. Одновременно с выбором «корневого» моста происходит назначение ролей портов «некорневых» мостов.

Порты мостов могут получать одну из пяти ролей:

· «корневой» порт Root Port, связанный с «корневым» мостом наиболее коротким маршрутом;

· назначенный порт Designated Port. Порт одного из двух соседних мостов может стать назначенным, если этот мост имеет более низкий идентификатор. Все порты «корневого» моста с наиболее низким идентификатором – назначенные;

· альтернативный порт Alternate Port связан с «корневым» мостом более коротким маршрутом, чем остальные порты (кроме «корневого»). При возникновении неисправности на «корневом» порте его роль может быть мгновенно передана альтернативному порту;

· резервный порт BackUp Port, соединённый с сегментом сети посредством двух портов, присваивает одному из них роль назначенного, другому – резервного с более высоким значением идентификатора порта Port ID;

· граничный порт EdgePort – к нему подключается ИЭУ. Он не участвует в протоколе RSTP.

После назначения «корневого» моста формируется активная топология «связующего дерева» сети обмена данными по процедуре «Предложение/Соглашение». Её формирование начинается от «корневого» моста, передающего соседним с ним мостам служебные сообщения с установленным флагом «Предложение». Тогда эти мосты переводят свои порты (кроме «корневого») из режима обучения в режим изоляции, затем они передают «корневому» мосту служебные сообщения с установленным флагом «Соглашение». Только после этого «корневой» мост переводит свои назначенные порты в активный режим.

Далее аналогичный обмен «Предложение/Соглашение» происходит между следующей парой «некорневых» мостов. При этом broadcast-шторм в сети не появляется. «Волна» предложений и соглашений проходит по всей сети, оставляя после себя активную топологию, по которой осуществляется обмен данными между устройствами РЗА сети.

При дальнейшем функционировании сети основное назначение служебных сообщений, отправляемых только «корневым» мостом, – обнаружение изменений в активной топологии сети. Например, в случае повреждения канала связи или одного из мостов остальные деблокируют некоторые свои порты для восстановления связи с устройствами, которые присоединены к повреждённому мосту.