Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)

RSTP-Definition

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) ist ein Netzwerkprotokoll, das eingesetzt wird, um Schleifen in Ethernet-Netzwerken zu verhindern, indem es einen redundanten Link bereitstellt, während andere blockiert werden. Es ist eine Weiterentwicklung des ursprünglichen Spanning Tree Protocol (STP) und reagiert viel schneller auf Topologieänderungen als STP, was die Netzwerkkonvergenzzeit reduziert.

Wie RSTP funktioniert

RSTP arbeitet, indem es eine einzelne "Root-Bridge" im Netzwerk bestimmt, wobei alle anderen Switches den kürzesten Weg zu dieser Root-Bridge ermitteln. Es identifiziert und deaktiviert dann redundante Pfade, um die Bildung von Schleifen zu verhindern und eine logische Topologie ohne Netzverschlechterung sicherzustellen. RSTP erreicht eine schnelle Konvergenz, indem es Topologieänderungen erkennt und die Netzwerktopologie schnell neu berechnet, wodurch Ausfallzeiten reduziert und die Netzwerkleistung verbessert werden.

RSTP, als Verbesserung gegenüber STP, führt mehrere Mechanismen ein, um eine schnellere Konvergenz zu erreichen:

1. Schnelle Konvergenz

Im Vergleich zu STP erreicht RSTP eine schnellere Konvergenz, indem es die Zeit verkürzt, die erforderlich ist, um vom Blockierungszustand in den Weiterleitungszustand zu wechseln. Bei STP konnte die Konvergenz bis zu mehreren zehn Sekunden dauern, während RSTP innerhalb weniger Sekunden konvergieren kann.

2. Port-Rollen

RSTP führt neue Port-Rollen ein: Root, Designated, Alternate und Backup. Diese Rollen definieren die Funktionen und Verantwortlichkeiten jedes Ports im Netzwerk.

• Root Port: Der Root Port ist der Port mit dem besten Pfad zur Root-Bridge. Jede Nicht-Root-Bridge hat genau einen Root Port.
• Designated Port: Designated Ports sind die, die den Datenverkehr zur Root-Bridge weiterleiten. Jede Netzwerksegment hat einen Designated Port.
• Alternate Port: Alternate Ports sind Backup-Ports, die in einen Sicherungszustand versetzt werden. Sie sind bereit, im Falle eines Ausfalls die Rolle des Designated Ports zu übernehmen.
• Backup Port: Backup-Ports sind ebenfalls Backup-Ports wie Alternate Ports, aber sie sind Teil eines LAN-Segments, in dem sich die Root-Bridge nicht befindet.

3. Vorschlags- und Einigungsprozess

RSTP führt den "Vorschlags"- und "Einigungs"prozess ein, um unnötige Port-Übergänge während der Netzwerkkonvergenz zu minimieren:

• Vorschlagsprozess: Wenn ein Port eine Topologieänderung erkennt, sendet er eine Vorschlagsbotschaft an seine Nachbarswitches, die seine Absicht anzeigt, ein Designated oder Root Port zu werden. Diese Nachricht wird durch das Netzwerk weitergeleitet, um es den Switches zu ermöglichen, sich auf Port-Rollen zu einigen und die Anzahl der Zustandsänderungen zu reduzieren.
• Einigungsprozess: Nach dem Vorschlagsprozess einigen sich die Switches auf die endgültige Port-Rollen-Zuweisung, wodurch unnötige Zustandsänderungen minimiert und eine stabile Netzwerktopologie sichergestellt werden.

Präventionstipps

Die Implementierung von RSTP in der Netzwerk-Infrastruktur hilft, die Netzwerkausfallsicherheit zu erhalten und das Risiko von Netzwerkschleifen zu minimieren. Hier sind einige Tipps, um Netzwerkschleifen zu verhindern und einen reibungslosen Netzwerkbetrieb zu gewährleisten:

• Regelmäßige Überwachung: Überwachen Sie regelmäßig das Netzwerk auf Änderungen, da RSTP darauf angewiesen ist, Topologieänderungen in Echtzeit zu erkennen und darauf zu reagieren. Indem Sie sich des aktuellen Zustands des Netzwerks bewusst sind, können Sie Probleme schnell angehen und Netzwerkunterbrechungen vermeiden.
• Korrekte Konfiguration: Stellen Sie sicher, dass RSTP korrekt auf allen Switches im Netzwerk konfiguriert ist. Dazu gehört die Bestimmung der geeigneten Root-Bridge und die Konfiguration der Port-Rollen zur Erleichterung einer schnellen Konvergenz.

Verwandte Begriffe

• Spanning Tree Protocol (STP): Der Vorgänger von RSTP, STP ist ein Netzwerkprotokoll, das eine schleifenfreie Topologie für Ethernet-Netzwerke sicherstellt, indem es redundante Pfade blockiert. STP und RSTP werden beide verwendet, um Netzwerkschleifen zu vermeiden, aber RSTP bietet schnellere Konvergenz und verbesserte Leistung.
• Netzwerkkonvergenz: Netzwerkkonvergenz ist der Prozess, bei dem alle Netzwerkgeräte sich nach einer Änderung auf die Topologie des Netzwerks einigen, um konsistente Datenweiterleitungspfade sicherzustellen. Das schnelle Konvergenzmechanismus von RSTP reduziert die Ausfallzeit, die mit der Netzwerkkonvergenz verbunden ist, und ermöglicht es dem Netzwerk, sich schnell an Änderungen anzupassen.