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优课堂-ERPS与STP的区别

 

一、什么是ERPS

ERPS(Ethernet Ring Protection Switching,以太环网保护切换协议)是ITU开发的一种环网保护协议,也称G.8032。它是一个专门应用于以太环网的链路层协议,用于链路备份和提高网络的可靠性。它在以太环网完整时能够防止数据环路引起的广播风暴,而当以太环网上一条链路断开时能迅速恢复环网上各个节点之间的通信。ERPS协议提供了一种快速以太环网保护机制,能够在环网发生故障时,快速地恢复网络传输,从而保障交换机在环网拓扑情况下的高可用性、高可靠性。

二、什么是STP

STP(Spanning Tree Protocol,生成树协议)是根据IEEE 802.1D标准建立的一个用于局域网中消除环路的协议。STP通过将部分冗余链路强制为阻塞状态,其他链路处于转发状态,将环形网络结构修剪成无环路的树形网络结构,进而实现环路消除。当处于转发状态的链路不可用时,STP重新配置网络,并激活合适的备用链路状态,恢复恢复网络连通性。
 

STP vs RSTP vs MSTP

协议名称   区别
STP 可破除环路;不能快速迁移;不可实现负载分担
RSTP 可实现网络拓扑的快速收敛,能快速迁移,但不能按VLAN阻塞冗余链路;不可实现负载分担
MSTP 形成多颗无环路的树,解决广播风暴并实现冗余备份;能快速迁移,不同VLAN按照不同的路径转发;可实现负载分担

 

三、ERPS与STP的工作原理

ERPS工作状态

正常状态:

1.所有节点以环的方式连接。

2.环路保护协议通过阻塞RPL链路,确保不会成环。如上图所示,Node1和Node4间的链路为RPL链路。

3.对相邻节点间的每条链路进行故障检测。
 

故障状态:

1.与故障链路相临的节点对故障链路进行阻塞,并使用RAPS(SF)消息向环上的其他节点报告故障,如上图所示,假设Node2、Node3间链路故障,计时器超时后会阻塞故障链路,分别向环网上各个节点发送RAPS(SF)消息。

2.RPL拥有节点收到RAPS(SF)消息后,会打开RPL端口 。

3.所有节点更新它们的MAC地址表和ARP/ND表,环进入到保护状态。
 

故障恢复:
 

1. 当故障链路恢复时,与故障链路相邻的节点会先保持阻塞状态,并发送R-APS(NR)消息,表示故障已解决。

2. 当RPL拥有节点收到第一个R-APS(NR) 消息后,RPL拥有节点开始启动WTR定时器。

3. 当WTR定时器超时后,RPL拥有节点阻塞RPL链路,并发送R-APS(NR, RB)消息。在等待WTR定时器超时期间,环的状态是待定的。

4. 其它节点收到R-APS(NR, RB)消息后,更新各自的MAC地址表和ARP/ND表;与故障链路相邻的停止发送R-APS(NR)消息,并打开阻塞端口。

5. 环网恢复到一般状态,状态显示为空闲。
 

STP的实现过程

 

 

1.选举根网桥:网络初始化时,网络中所有的STP设备都认为自己是“根桥”,根桥ID为自身的设备ID。通过交换BPDU消息,设备之间比较根桥ID,网络中根桥ID最小的设备被选为根桥。根桥上的所有端口都是转发状态。

2.选择根端口:非根桥设备将接收最优配置消息的那个端口定为根端口,根端口也是处于转发状态。

3.选择指定端口:设备根据根端口的配置消息和根端口的路径开销,为每个端口计算一个指定端口配置消息,然后将计算出的配置消息与角色待定端口自己的配置消息进行比较。

如果计算出的配置消息更优,则该端口被确定为指定端口,其配置消息也被计算出的配置消息替换,并周期性地向外发送;如果该端口自己的配置消息更优,则不更新该端口的配置消息并将该端口阻塞。该端口将不再转发数据,且只接收不发送配置消息。
 

四、ERPS与STP的区别

ERPS 是第一个工业标准的以太环网冗余协议,用于链路备份和提高网络的可靠性。STP、RSTP、MSTP虽然也可以满足网络的可靠性需求,但是收敛速度慢,不符合工业标准需求。ERPS优化了环网检测机制,有选择性的阻塞网络冗余链路,防止广播风暴的形成和MAC地址表不稳定等现象,支持小于50ms的收敛时间,保证通信质量。另外,提供了强大的兼容性,可应用于中波动光和其他厂家设备互联的环网中。