Лекция Cisco №2. Избыточность в сети. Коммутаторы (switch)

Начинающим рекомендуется сначала ознакомиться с лекцией №1

Для проектирования и создания отказоустойчивой сети приходится использовать избыточную топологию коммутаторов. Однако при использовании такого дизайна могут возникнуть несколько основных проблем:

1)Широковещательный шторм. При возникновении петель и отсутствии механизма их удаления, коммутаторы начинают бесконечную лавинную широковещательную рассылку. Это приводит к отказу сети.

Пример:

Предположим что компьютер PC1 отправляет ARP-запрос (широковещательный кадр).

Этот кадр получает Switch1 на интерфейсе fa0/1, который затем его перенаправляет на порт fa0/2. Таким образом Switch2 получает этот кадр и по аналогии отправляет его через интерфейс fa0/1 опять же на Switch1. Образуется петля.

И т.к. копия исходного кадра также попадает на Switch2 через fa0/1, то получается что кадр движется по кругу в обоих направлениях.

2)Передача нескольких копий кадра. Когда адрес назначения получает один и тот же кадр (копии) несколько раз. Многие сетевые протоколы рассчитаны на получение только одной копии кадра и при получении нескольких копий начинают возникать ошибки в работе.

Пример:

Предположим что компьютер PC1 отправляет кадр на компьютер PC2. Первая копия кадра попадет на PC2 по верхнему сегменту сети (switch1 fa0/1 – switch2 fa0/1 – PC2). Вторую копию получит Switch1.

Изучив адрес назначения и не найдя соответствующей записи в таблице MAC-адресов, Switch1 разошлет кадр во все порты кроме исходного (как это было описано в лекции №1).

Таким образом Switch2 получит копию кадра через fa0/2 и повторит последовательность действий, которые произвел Switch1.

В итогде PC2 получит вторую копию кадра.

3)Нестабильность таблицы MAC-адресов. Когда различные порты получают копию одного и того же кадра, возникает нестабильность содержимого MAC-таблицы (mac address table). Коммутатор начинает удалять из таблицы записи об одинаковых ресурсах, которые поступают с различных портов. Работа сети в этот момент может нарушаться.

Пример:

Ситуация очень похожа на предыдущий случай. Только в данном случае копии пакета получает Switch2. Когда приходит первая копия, то Switch2 делает соответствующую запись в MAC-таблице (соответствие MAC-адреса PC1 и порта fa0/1).

Когда приходит вторая копия кадра, то старая запись должна быть удалена и добавлена новая (соответствие MAC-адреса PC1 и порта fa0/2)

Таким образом, будет происходить постоянное изменение таблицы MAC-адресов

В большинстве коммутаторов (в том числе cisco) существуют механизмы предотвращения образования петель, такие как stp, rstp (их мы рассмотрим в следующих лекциях и лабораторных работах)