giới thiệu 
tin tức
liên hệ
khuyến mạiRSTP là viết tắt của “Rapid Spanning Tree Protocol,” đây là một giao thức mạng được sử dụng để tạo ra một cây cấu trúc trong một mạng Ethernet chịu sự kỹ thuật chống loop. RSTP là phiên bản cải tiến của giao thức Spanning Tree Protocol (STP) ban đầu.
Tìm hiểu giao thức RSTP
Giao thức RSTP thuộc tiêu chuẩn IEEE 802.1W là giao thức mạng cải tiến của giao thức STP (tiêu chuẩn: IEEE802.1D) với khả năng nâng cao tính sẵn sàng và cấu trúc liên kết không vòng lặp trong mạng Ethernet.
Điểm mạnh của RSTP là mang lại tính sẵn sàng cao hơn so với cấu trúc liên kết chuỗi vòng truyền thống. Trong trường hợp có các lỗi mạng, các thiết bị có thể tiếp túc giao tiếp qua mạng vì dữ liệu có thể định tuyến lại quanh sự cố.
Tính phục hồi cao với các lỗi phần cứng là rất quan trọng với các hệ thống mạng lớn. RSTP cung cấp cải tiến quan trọng so với kiến trúc mạng truyền thồng bằng cách giảm thời gian ngừng hoạt động. Đây là một chỉ số cực kỳ cốt lõi trong các mạng nhảy cảm với các sự cố và thời gian trễ.
Cụ thể, RSTP ngăn chặn các vòng lặp mạng xuất hiện khi sử dụng nhiều bộ chuyển mạch Switch trong mạng bằng cách chặn các đường dự phòng trên mạng. Về bản chất, giao thức là một bộ quy tắc trong đó các thiết bị Switch xác định cách hiệu quả nhất để gửi gói tín bằng cách thiết lập một “cổng gốc” và chặn các cổng cụ thể nhằm mục đích ngăn chặn các vòng lặp trong mạng.
Vậy tại sao vòng lặp mạng là điều không mong muốn. Có ba lý do chính tại sao việc có mạng Ethernet “không vòng lặp” lại quan trọng, được giải thích ngắn gọn tại đây.
Lý do 1: Bảng địa chỉ MAC
Bảng địa chỉ MAC giúp Switch nhận biết lưu lượng truy cập trên mạng bắt nguồn từ đâu và cần được gửi đi đâu. Nhưng nếu có 1 vòng lặp trên mạng. Switch sẽ nhận được 1 tin nhắn giống hệt nhau từ 2 Switch khác trên mạng. Mỗi khi nhận được bản sao mới của tin nhắn này, Switch phải cập nhật bảng địa chỉ MAC.
Lý do 2: Dữ liệu trùng lặp
Khi một switch nhận được một gói tin nhưng không biết địa chỉ MAC của đích đến, nó sẽ gửi gói tin đó ra mọi cổng. Điều này có thể tạo ra tình huống trong đó thiết bị sẽ nhận được các bản sao trùng lặp của mỗi chương trình phát sóng được gửi đi, gây lãng phí băng thông quý giá cho dữ liệu dư thừa. Nó cũng có thể dẫn đến lỗi dữ liệu không thể phục hồi.
Lý do 3: Broadcast Storm
Lý do quan trọng nhất để tránh các vòng lặp trong mạng là để ngăn chặn Broadcast Storm hay bão quảng bá. Cơn bão này được tạo ra khi Switch trong mạng gửi nhiều bảo sao dữ liệu trùng lặp trên mạng.
Khi các Switch được kết nối theo vòng lặp, dữ liệu có thể di chuyển đến 1 Switch theo nhiều đường dẫn. Dữ liệu này được các thiết bị Switch trên mạng nhận và phát lại vì vẫn chưa xác định được Switch nhận. Điều này làm quá tải các Switch và giảm hiệu suất mạng một cách nghiêm trọng. Broadcast Storm sẽ tiếp tục cho đến khi một trong các Switch bị lỗi hoặc ngắt kết nối.
Ví dụ minh họa sau đây có 3 Switch trên 1 vòng lặp trong mạng. Khi 1 Switch gửi gói tin, 2 Switch còn lại sẽ nhận được và chuyển tiếp tin nhắn đến các Switch khác trên mạng từ tất cả các cổng. Chẳng hạn: Switch B gửi tin nhắn đến Switch A và Switch C, các Switch đó sẽ nhận được tin nhắn và phát lại đến các Switch khác. Khi Switch A và C cũng bắt đâu gửi tin trên mạng, mạng có thể bị tắc nghẽn với các tin nhắn quảng bá lặp đi lặp lại, chiếm băng thông và làm chậm toàn bộ mạng.
Điểm mạnh của RSTP
Cả giao thức RSTP và phiên bản STP tiền thân của nó, đều được phát triển nhằm ngăn chặn các vòng lặp trong mạng.
RSTP ngăn chặn vòng lặp bằng cách chặn các cổng dự phòng. Cổng bị chặn vẫn sẽ nhận dữ liệu nhưng sẽ không gửi dữ liệu đó đến các thiết bị khác. Điều này đảm bảo rằng các Switch sẽ chỉ nhận được một bản sao duy nhất của gói tin. Nếu bất kỳ đường dẫn hoạt động nào bị lỗi, một trong các cỗng bị chặn sẽ được sử dụng. Cổng được chọn phụ thuộc vào cấu trúc liên kết trong cấu hình.
Nếu so sánh với STP, RSTP cải tiền chủ yếu vào thời gian hội tụ – Đây là thời gian cần thiết để tất cả các Switch trên mạng đạt đến trạng thái hội tụ hoặc thỏa thuận về cấu trúc liên kết mạng. Giao thức STP có thời gian hội tụ khá lâu thường từ 40-50 giây trong khi RSTP thời gian này chỉ từ 5 đến 10 giây.
Một điều tuyệ vời là, các Switch hiện đại trên thị trường ngày nay đa số có thể tự động kích hoạt RSTP theo mặc định. Hơn nữa, đối với môi trường mạng có sự kết hợp giữa thiết bị cũ hơn và mới hơn, RSTP có thể tương thích ngược với tiêu chuẩn STP.
Cách thức RSTP hoạt động
RSTP đơn giản là một bộ quy tắc mà các bộ chuyển mạch trên mạng phải tuân theo nhằm xác định cách tốt nhất để định tuyến dữ liệu trên mạng mà không bị dư thừa hay gọi là xuất hiện vòng lặp. Khi được kích hoạt, thuật toán sẽ tự động cấu hình STP.
Root Bridge trong RSTP/STP là Switch ở trên cùng của Spanning Tree và chịu trách nhiệm gửi thông tin cấu trúc liên kết mạng đến các thiết bị chuyển mạch khác trên mạng. Điều này rất quan trọng trong trường hợp có lỗi phần cứng hoặc các thay đổi cấu trúc liên kết khác để các đường dẫn thay thế hiệu quả được thiết lập với độ trễ tối thiểu.
Trạng thái cổng RSTP và STP
Giao thức RSTP được mô tả bằng 3 trạng thái cổng: Loại bỏ (discarding), đang học (Learning), chuyển tiếp (forwarding). Các trạng thái Disabled (tắt), Blocking (khóa), Listening (nghe) trong giao thức STP được kết hợp thành trạng thái loại bỏ của RSTP.
Trong RSTP, Cổng thay thế và Cổng dự phòng được phép trực tiếp vào trạng thái chuyển tiếp, điều này cho phép giảm đáng kể thời gian hội tụ của mạng. Trong STP, cổng phải đợi mạng hội tụ (40-50 giây) trước khi chuyển sang trạng thái chuyển tiếp. Đây là một lợi thế lớn của RSTP so với STP.
| STP | RSTP | Sự miêu tả |
| Disabled | Discarding | Cổng chỉ lắng nghe BDPU. Không có chuyển tiếp, xử lý hoặc tìm hiểu địa chỉ MAC. |
| Blocking | ||
| Listening | ||
| Learning | Learning | Cổng gửi và nhận BPDU và cũng học địa chỉ MAC. Chuyển tiếp không xảy ra ở trạng thái này. |
| Forward | Forward | Cổng có thể gửi và nhận dữ liệu, tìm hiểu địa chỉ MAC và chuyển tiếp dữ liệu đến đích. |
Cổng RSTP có vai trò thế nào?
| Cổng gốc | Cổng nhận Đơn vị dữ liệu giao thức cầu (BPDU) trên cầu gốc. Đây là những tin nhắn được trao đổi giữa các thiết bị chuyển mạch trên mạng. |
| Cảng chỉ định | Cổng được chọn trong mỗi phân đoạn mạng cục bộ (LAN) cung cấp chi phí đường dẫn gốc thấp nhất. Tốc độ liên kết càng cao thì giá trị chi phí càng thấp. |
| Cổng thay thế | Nếu một cổng không được sử dụng làm cổng được chỉ định thì nó sẽ trở thành một cổng thay thế. Đây là bản sao lưu cho cổng gốc trong trường hợp bị lỗi và bị chặn trong quá trình hoạt động thông thường của cổng gốc. |
| Cổng dự phòng | Đây là bản sao lưu cho cổng được chỉ định. Nếu cổng gốc bị lỗi, cổng dự phòng sẽ trở thành cổng được chỉ định mới. Cổng dự phòng thường bị chặn do cổng được chỉ định đang hoạt động chính xác. |
Về cơ bản giao thức RSTP sẽ hoạt động theo 5 bước sau:
- Xác định root bridge: Switch có mức độ ưu tiên bridge thấp nhất sẽ là root bridge. Nếu có nhiều Switch có mức độ ưu tiên giống nhau thì switch có địa chỉ MAC thấp nhất sẽ được chọn.
- Tất cả các cổng kết nối trên root bridge đều được đặt ở trạng thái Forwarding: Ở trạng thái chuyển tiếp, cổng sẽ gửi và nhận dữ liệu cũng như tìm hiểu địa chỉ MAC trên mạng.
- Tất cả các thiết bị chuyển mạch khác trên mạng (không phải root) đều chọn một cổng gốc: Cổng gốc là đường dẫn tốt nhất đến Root bridge dựa trên chi phí cổng của nó. Tốc độ cổng càng thấp thì chi phí càng cao. Do đó, cổng nhanh nhất được chọn làm cổng gốc dựa trên chi phí cổng thấp. Chỉ có một cổng gốc cho mỗi switch không phải root.
- Các cổng được chỉ định được chọn: Các cổng này được phép chuyển tiếp lưu lượng truy cập và cũng được chọn dựa trên chi phí cổng. Tất cả các cổng root bridge đều là các cổng được chỉ định.
- Tất cả các cổng khác đều ở trạng thái loại bỏ (chặn): Các cổng này không truyền dữ liệu đến các switch khác trên mạng và không cập nhật bảng địa chỉ MAC.
Lệnh hình RSTP trên Switch Cisco
Để cấu hình RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) trên một switch Cisco, bạn cần truy cập giao diện dòng lệnh của switch thông qua kết nối console, Telnet hoặc SSH, sau đó thực hiện các bước sau:
– Truy cập giao diện dòng lệnh:
– Kết nối vào switch Cisco thông qua cổng console hoặc kết nối Telnet/SSH.
– Chuyển sang chế độ cấu hình:
– Sử dụng lệnh sau để chuyển sang chế độ cấu hình:
enable
configure terminal
– Bật RSTP: Sử dụng lệnh sau để bật RSTP trên switch:
spanning-tree mode rapid-pvst
Bạn cũng có thể sử dụng lệnh “spanning-tree mode rapid-pvst vlan 1-4094” để bật RSTP trên tất cả các VLAN hoặc chỉ định các VLAN cụ thể bạn muốn sử dụng RSTP.
– Lưu cấu hình: Sau khi bạn đã cấu hình RSTP, đừng quên lưu cấu hình để đảm bảo rằng nó sẽ được áp dụng sau khi bạn khởi động lại switch.