Cách thức hoạt động của Uplink-Fast

[luumanh_lichsu]

Cho một topology như hình vẽ :


Switch D1 và D2 là 2 distributioni Switch , Access layer Switch A kết nối với D1 và D2 bằng 2 port P1 và P2.
P2 đang ở trạng thái blocking , P1 đang ở trạng thái forwarding . Giả sử kết nối trên port P1 fail .
Switch A nhận thây điều này ngay lập tức ( direct link ) và xem xét tới blocking port . Switch A thấy rằng nó vẫn còn nhận được BPDU từ root và sẽ quyết định chuyển port P2 từ trạng thái blocking sang trạng thái forwarding . Để thực hiện điều này , nó phải trải qua 2 trạng thái khác là listening và learning . Mỗi trạng thái có thời gian delay là 15s . Kết quả sau 30s , ta sẽ có topology như sau :



Uplink fast ra đời để tiết kiệm được thời gian 30s này . Sau đây là cách thức hoạt động của Backbone fast .
Uplink fast định nghĩa ra một uplink group và uplink group này bao gồm root port và các port dự phòng khác đến root bridge . Nếu root port fail ( primary uplink fail ) thì port có next lowest cost nằm trong nhóm backup này sẽ up lên ngay lập tức , thay thế root port


Đối với một stable network thì trạng thái của port và các BPDU sẽ như thế nào ?
- Nếu một port nhận được BPDU , nó sẽ có đường đến root , vì BPDU được tạo ra bởi root . Với hình trên , A có 3 port nhận được BPDU , và cả 3 port này đều dẫn đến được root . Designated port gửi ra BPDU và không dẫn đến root .
- Đối với một switch thì tất cả port nào nhận được BPDU mà không phải là root port thì đều là block port . Nếu một switch mà có 2 port dẫn đến root thì chắc chắn đã có loop xảy ra .
- Self-looped port không cung cấp đường đi dự phòng đến root . Ví dụ đổi với Switch B trong hình trên , nó block port sefl-loop lại nghĩa là không thể tự nhận BPDU của mình . Trường hợp này rõ ràng không cung cấp đường đi đến root .
Sau đây ta se demo sự hoạt động của uplink fast :

[luumanh_lichsu]

Cách thức hoạt động của Uplink - Fast phần 2

- Uplink group trên A gồm có Root port p1 và alternate port ( đang ở trạng thái blocking ) p2 . Khi primary uplink port ( lúc này đang là root ) fail . A sẽ nhận ra được điều này ngay lập tức và chú ý ngay đên các port khác trong uplink group . Lúc này chỉ có port p2 là port còn lại duy nhất trong group .
- A sẽ đưa port P2 lên trạng thái forwarding ngay lập tức mà không phải trải qua quãng thời gian delay 30s ( listening và learning ) . Kết qủa là :



Có một vấn đề quan trong đối với uplink fast đó là CAM table update . Mặc dù uplink fast tiết kiệm được 30s nhưng điều này lại làm cho Mac table giữa các switch không còn chính xác nữa và làm cho thời gian converge chậm lại :



Để đến được C , packet phải đi qua D2 , D1 và sau đó là A . Bảng CAM của các sw được demo như hình trên.



Do backup link đã up lên quá nhanh nên CAM table lúc này vẫn chưa update kịp nên vẫn không đảm bảo được độ chính xác . Khi S gửi 1 packet cho C thì nó gửi đến D2 rồi qua D1 . Tại D1 packet sẽ bị drop . Vấn đề này sẽ tiếp tục diễn ra cho đến khi bảng CAM table được update chính xác trở lại . Người ta ước lượng khoảng thời gian mà CAM table chính xác trở lại là khoảng 15s .
Để giải quyết vấn đề này , Switch A sẽ flook ra một dummy packet với địa chỉ đích là Multicast Address . Địa chỉ source là địa chỉ của các MAC address khác nhau chứa trong CAM table của Switch A

[luumanh_lichsu]

Cách thức hoạt động của Uplink - Fast phần 3

Một vấn đề quan trọng khác là nếu primary link up trở lại thì liệu Uplink Fast có cho phép sử dụng primary link này ngay lập tức và block alternate port đang dùng lại hay không ?
Ví dụ :



Ban đầu port P1 đang up và là primary uplink , port p2 đang blocking và là alternate port . P1 fail thì P2 sẽ lên thay thế ngay . Nếu giả sử như P1 up lại thì liệu uplink fast có cho phép p1 thay thế p2 và p2 quay trở lạ trạng thái blocking ngay lập tức hay không ? . Không ! Vì 2 lí do sau đây :
- Sự ổn định của mạng : Nếu như primary uplink đang bị flapping thì chúng ta sẽ không được phép thay thế vai trò của alternate port hiện tại .
- Dù cho chúng ta có cho phép p1 được sử dụng lại ngay lập tức thì port kết nối với p1 trên D1 cũng phải trải qua các thời gian delay của listening và learning ( 30s) thì primary link mới dùng lại được. Như vậy việc đưa primary link quay trở lại sử dụng ngay sẽ không có tác dụng ngay . Tốt hơn hết là vai trò của P2 vẫn phải giữ nguyên vẹn cho đến khi port trên Root D1 đã chuyển sang trạng thái forwarding . Như vậy việc chuyển đổi vai trò của 2 port P1 và P2 sẽ mất 35s . Khoảng thời gian 5s là khoảng thời gian tính thêm cho các protocol khác negotiate ( ví dụ như DTP cho Etherchannel ) .
Tóm tắt :
Uplink fast được thực hiện trên Access-layer Switch ( các switch là leaf-node hoặc các switch ở các nhánh cuối của cấu trúc cây STP ) . Access-layer switch này có kết nối redundancy lên 2 distribution switch . Khi uplink fast được enable thì nó sẽ enable trên toàn bộ switch và trên tất cả các VLAN . Uplink fast hoạt động bằng cách theo dõi các đường có thể dẫn đên root . Chính vì vậy , câu lệnh : spanning-tree uplinkfast sẽ không dược thực hiện ở Root Switch . Uplink fast phải thực hiện một số chỉnh sửa sao cho nó không thể làm root switch cũng như là không trở thành một transit switch dẫn đến Root . Nói cách khác , mục đich của việc hiệu chỉnh này là để đảm bảo cho switch luôn là leaf-node và luôn là xa nhất trên path đến root .
Hiệu chỉnh đầu tiên là priority : priority của Switch sẽ được raise lên giá trị là 49512 .  đảm bảo sao cho nó không trở thành root . Port cost trên tất cả các switch port cũng được tăng lên 3000 để đảm bảo rằng các port này không phải là path đên root cho các downstream switch . Một hiểu chỉnh nữa là hiệu chỉnh tốc độ gửi frame dummy multicast bằng câu lệnh “max-update-rate” . Nó giới hạn lượng băng thông sử dụng cho dummy multicast nếu bảng CAM table là khá lớn . Default là 150pps ( packet per second ) . Range giá trị có thể nằm trong khoảng từ 0-65535 . Nếu giá trị là 0 thì sẽ không có dummy packet gửi đi .

Mọi ý kiến góp ý xin gửi về : hoanglenhan@vnpro.org ! Cảm ơn !