eRSTP™ - enhanced Rapid
Spanning Tree Protocol

Работа Ethernet коммутаторов заключается в передаче данных со входящего порта на исходящий. Коммутатор проверяет каждый кадр и записывает его MAC адрес и порт, с которого он пришёл. Когда приходит кадр с таким адресом назначения, устройство "знает" куда его отправить. Если приходит кадр с неизвестным MAC адресом назначения, коммутатор разошлёт его на все свои порты, кроме того, с которого он пришёл.

Если устройства в сети подключены в виде кольца, такое поведение приведёт к "широковещательному шторму", то есть все широковещательные кадры будут циркулировать по такой сети бесконечно. Такое поведение потребляет всю свободную ширину полосы, полностью блокируя работу сети. Для предотвращения таких случаев используется протокол IEEE 802.1D Spanning Tree Protocol (STP).

STP и RSTP

Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1D) был разработан для решения фундаментальных проблем петлей трафика. Он помогает достичь этого благодаря тому, что все коммутаторы в сети (с поддержкой STP) обмениваются информацией, следуя алгоритму, определяющему любую сетевую петлю. Как только петля определена, она логически разрывается путём блокирования одним из устройств одного из соединений. Тем не менее, производительность STP происходит слишком долго (сотни секунд) для большинства реал-тайм приложений. На самом деле, этот протокол считается слишком медленным даже для офисных сетей.

Эволюционирование протокола вылилось в создание последователя - IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). Эта версия протокола сильно уменьшила время восстановления сети (десятки секунд), но всё же была слишком медленной для реал-тайм систем. Что касается Spanning Tree Protocol (STP), он идеально подходит для сильносвязных топологий и не оптимизирован для колец. RSTP не поддерживает больших колец, превышающих 31 устройство.

История eRSTP™

Подход RuggedCom состоял в расширении функционала RSTP в двух направлениях:

  1. Уменьшение времени восстановления сети
  2. Улучшение производительности больших кольцевых систем

Протокол enhanced Rapid Spanning Tree Protocol (eRSTP) обеспечивает время восстановления менее 5мс на хоп и поддерживает сети до 80 устройств в кольце.

Ещё одной целью было обеспечение совместимости со стандартным RSTP для возможности работы с коммерческими коммутаторами.

Пример производительности eRSTP™

Для сети, состоящей из 15 устройств RuggedSwitch® (под номерами S1 – S15) в кольцевой топологии мы ожидаем время восстановления менее 5мс на хоп:

Ожидаемое время восстановления сети - менее 75 мс (то есть 5мс x 15)

Тестирования производились на промышленных коммутаторах RuggedSwitch® с протоколом enhanced Rapid Spanning Tree Protocol. Замеры производились анализатором SmartBits и выявили:

Реальное время восстановления - менее 26мс!

Предположение о 5мс/хоп очень консервативно и скорее относится к большим сетям до 80 устройств.