Коммутация в устройствах семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2

08

Схемы резервирования трафика

Общая схема резервирования канала. Область применимости

Оборудование "Инфинет" поддерживает различные схемы резервирования трафика в режиме "1+1". Горячий резерв может быть построен по схеме, в которой основной и резервный каналы организованы с помощью устройств "Инфинет" за счёт дублирования передающих и принимающих элементов.

Рисунок 4.1 - Общая схема резервирования

В общем случае, схема резервирования состоит из двух каналов связи: произвольный L2-канал и радиоканал на оборудовании "Инфинет" (см. рисунок выше). Выбор канала для непосредственной передачи трафика возлагается на один из служебных протоколов, запущенный на устройствах "Инфинет", либо на сетевом оборудовании других производителей. В качестве таких протоколов могут использоваться:

  • MINT "Failover";
  • протоколы предотвращения возникновения коммутационных петель (например, STP);
  • протоколы динамической маршрутизации (например, OSPF).

Применение MINT "Failover"

Устройства "Инфинет" семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2 обладают функциональностью резервирования каналов связи. С помощью механизма MINT "Failover" можно настроить горячий резерв для любого канала связи, организованного как по проводной, так и по беспроводной технологии. При этом тип оборудования основного канала не важен. Единственное условие - связность на втором уровне между устройствами "Инфинет" через оба канала связи.

Поскольку механизм "Failover" является частью протокола MINT, то важным требованием для реализации таких схем является включение всех каналов связи в область MINT. Для этого могут быть использованы интерфейсы RF и PRF, однако в таких схемах возникает риск возникновения коммутационных петель. Для разрыва коммутационных петель будут рассмотрены два метода:

  • использование разных групп коммутации на основном и резервном каналах связи;
  • использование опции "switch border".

Принцип работы крайне прост. Устройство "Инфинет", на котором активирован механизм MINT "Failover", проверяет наличие определенного MAC-адреса в кадрах, передаваемых через основной канал. Если этот кадры с этим MAC-адресом присутствуют, то работа резервного канала блокируется. Для этого на ведущем устройстве резервного радиоканала радиомодуль перестает вещать, а ведомое устройство резервного радиоканала в отсутствие сигнала от ведущего, только "слушает" эфир. Если в качестве основного канала связи используется радиоканал, то резервный и основной каналы могут работать на одной и той же частоте, не оказывая взаимного влияния. Как только в заголовках кадров, получаемых устройством через основной канал, перестаёт наблюдаться контролируемый MAC-адрес, резервный канал будет восстановлен и трафик начнет передаваться по нему. Процесс полностью автоматический. Однако, переход на резервный канал связи связан с кратковременным перерывом связи. Передача трафика через основной канал связи будет возобновлена только после выхода из строя резервного канала.

Если в качестве основного канала используются устройства семейств InfiLINK 2x2 или InfiMAN 2x2, то это дает дополнительные преимущества. В таком случае, оба радиоканала можно настроить с применением механизма MINT "Failover". Для обоих каналов связи будет автоматически оценено качество канала связи во время установки соединения. Соединение с лучшими показателями автоматически будет использовано в качестве основного. Параметрами выбора канала можно управлять вручную.

Можно также установить два устройства "Инфинет" с подключением к одной внешней антенне или использовать одну радиочастоту.

MINT "Failover" поверх L2-канала

В ситуации, когда в качестве резервного канала связи используется радиоканал между устройствами "Инфинет", а основного - произвольный канал связи, настройка производится в два этапа:

  1. Создаются PRF-интерфейсы на устройствах Master 1 и Slave 1.
  2. На устройстве Master 1 активируется опция MINT "Failover" с отслеживанием MAC-адреса устройства Slave 1.

В этом случае устройство Master 1 будет получать кадры с MAC-адресом устройства Slave 1 двумя путями: на RF-интерфейс через резервный радиоканал и на PRF-интерфейс через основной канал. По умолчанию PRF-интерфейс имеет меньшую стоимость, чем RF, поэтому радиоинтерфейс устройства Master 1 будет выключен. В случае выхода из строя основного канала, устройство Master 1 перестанет получать кадры с отслеживаемым MAC-адресом устройства Slave 1 и включит радиоинтерфейс. Связь между ПК1 и ПК2 будет восстановлена через резервный радиоканал. В момент времени, когда основной канал восстановится, устройство Master 1 вновь будет получать кадры с отслеживаемым MAC-адресом устройства Slave 1 по двум каналам и выключит радиоинтерфейс.

Рисунок 4.2 - Схема организации MINT "Failover" поверх произвольного L2-канала

Настройка описанной схемы резервирования производится в следующей последовательности:

    1. Настройка PRF-интерфейса: для конфигурации PRF-интерфейсов необходимо перейти в раздел "Настройки сети" и нажать кнопку "Создать псевдо-RF". Затем перейти в раздел "Настройки линка", активировать созданный PRF-интерфейс, активировать опцию switch border и объединить его с интерфейсом RF:

Рисунок 4.3 - Настройка PRF-интерфейсов на устройствах Master 1 и Slave 1

 2. Настройка групп коммутации: Необходимо создать группы коммутации на устройствах Master 1 и Slave 1, добавив в нихинтерфейсы eth* и rf5.0:

Рисунок 4.4 - Настройка группы коммутации

3. Настройка MINT "Failover": непосредственная настройка опции MINT "Failover" возможна только из командной строки, поэтому необходимо перейти в раздел меню "Командная строка" и выполнить команду "mint rf5.0 failover MAC_ADDRESS", где MAC_ADDRESS - MAC-адрес устройства Slave 1:

Рисунок 4.5 - Настройка опции MINT "Failover"

MINT "Failover" поверх радиоканала между устройствами "Инфинет"

Если основной и резервный каналы построены с применением устройств "Инфинет", возможны четыре схемы:

  • MINT "Failover" с контролем MAC-адреса, указанного вручную, и разными идентификаторами групп коммутации на основном и резервном каналах;
  • MINT "Failover" с контролем MAC-адреса, выбранного автоматически, и разными идентификаторами групп коммутации на основном и резервном каналах;
  • MINT "Failover" с контролем MAC-адреса, указанного вручную, и использованием опции switch border;
  • MINT "Failover" с контролем MAC-адреса, выбранного автоматически, и использованием опции switch border.

MINT "Failover" с контролем MAC-адреса, указанного вручную, и разными идентификаторами групп коммутации на основном и резервном каналах

Схема с использованием различных идентификаторов групп коммутации представлена ниже:

Рисунок 4.6 - Схема MINT "Failover" с использованием разных идентификаторов групп коммутации

Конфигурация устройств в соответствии со схемой выполняется в следующей последовательности:

  • Этап 1: создайте PRF-интерфейсы на всех устройствах (рисунок 4.3). Опция "switch border" должна быть отключена;
  • Этап 2: выполните объединение RF- и PRF-интерфейсов на всех устройствах (рисунок 4.3);
  • Этап 3: создайте группы коммутации на всех устройствах (рисунок 4.4);
  • Этап 3а: следует отметить, что на основном и резервном пролётах должны использоваться группы коммутации с разными идентификаторами. В противном случае существует вероятность возникновения петли;
  • Этап 4: активируйте опцию MINT "Failover" на устройстве Master 1 (рисунок 4.5). В качестве отслеживаемого для устройства Master 1 нужно указать MAC-адрес устройства Slave 1.
  • Этап 5: активируйте опцию MINT "Failover" на устройстве Master 2 (рисунок 4.5). В качестве отслеживаемого для устройства Master 2 нужно указать MAC-адрес устройства Slave 2.

MINT "Failover" с контролем MAC-адреса, выбранного автоматически, и разными идентификаторами групп коммутации на основном и резервном каналах

Схема с контролем MAC-адреса, выбранного автоматически, совпадает со схемой выбора MAC-адреса вручную и представлена на рисунке 4.6.

Конфигурация устройств в соответствии со схемой выполняется в следующей последовательности:

  • Этап 1 - 3а: аналогично схеме для MAC-адреса, указанного вручную.
  • Этап 4: активируйте опцию MINT "Failover" на устройствах Master 1 и Master 2 (рисунок 4.5). Строка команды будет следующей: "mint rf5.0 failover auto".
  • Этап 5: устройства Master 1 и Master 2 автоматически выберут MAC-адреса устройств для реализации опции MINT "Failover".

MINT "Failover" с контролем MAC-адреса, указанного вручную, и использованием опции switch border

Схема настройки MINT "Failover" с использованием опции "switch border" представлена на рисунке ниже:

Рисунок 4.7 - Схема MINT "Failover" с использованием опции switch border

Конфигурация устройств в соответствии со схемой выполняется в следующей последовательности:

  • Этап 1: создайте PRF-интерфейсы на всех устройствах (рисунок 4.3). Опция "switch border" должна быть включена;
  • Этап 2: выполните объединение RF- и PRF-интерфейсов на всех устройствах (рисунок 4.3);
  • Этап 3: создайте группы коммутации на всех устройствах (рисунок 4.4);
  • Этап 3а: следует отметить, что на основном и резервном каналах связи могут использоваться группы коммутации с одинаковыми идентификаторами;
  • Этап 4: активируйте опцию MINT "Failover" на устройстве Master 1 (рисунок 4.5). В качестве отслеживаемого для устройства Master 1 нужно указать MAC-адрес устройства Slave 1.
  • Этап 5: активируйте опцию MINT "Failover" на устройстве Master 2 (рисунок 4.5). В качестве отслеживаемого для устройства Master 2 нужно указать MAC-адрес устройства Slave 2.

MINT "Failover" с контролем MAC-адреса, выбранного автоматически, и использованием опции switch border

Схема с контролем MAC-адреса, выбранного автоматически, совпадает со схемой выбора MAC-адреса вручную и представлена на рисунке 4.7.

Конфигурация устройств в соответствии со схемой выполняется в следующей последовательности:

  • Этап 1 - 3а: аналогично схеме для MAC-адреса, указанного вручную.
  • Этап 4: активируйте опцию MINT "Failover" на устройствах Master 1 и Master 2 (рисунок 4.5). Строка команды будет следующей: "mint rf5.0 failover auto".
  • Этап 5: устройства Master 1 и Master 2 автоматически выберут MAC-адреса устройств для реализации опции MINT "Failover".

Протокол STP

В случае, когда основным является произвольный L2-канал, а резервным - радиоканал между устройствами "Инфинет", функционирующем в режиме коммутации (рисунок 4.1), существует риск появления коммутационной петли. Подробности механизма возникновения петель описаны в предыдущем уроке. Одним из решений по предотвращению петли и организации отказоустойчивости, является использование протокола STP (spanning-tree protocol).

Использование протокола STP на устройствах "Инфинет"

Протокол STP может быть запущен на устройствах "Инфинет" в рамках коммутационных групп. В этом случае, за счёт обмена служебными сообщениями, оборудование будет находить петли и разрывать их, отключая возможность передачи через некоторые интерфейсы коммутационных групп. Пример работы протокола STP представлен на рисунке ниже. В то же время, в случае выхода из строя основного канала связи, протокол отследит это и изменит схему передачу данных, используя резервный радиоканал.

Рисунок 4.8 - Схема резервирования с использованием STP на оборудовании Инфинет

Для конфигурации STP необходимо на устройствах Master 1 и Slave 1 создать PRF-интерфейсы и группы коммутации (рисунки 4.3-4.4, опция switch border должна быть отключена). В настройках группы коммутации необходимо активировать работу протокола STP, указав номер VLAN, ассоциированных с этой группой коммутации

Рисунок 4.9 - Конфигурация STP в группе коммутации

В случае, если основной канал (рисунок 4.8) представляет собой радиоканал между устройствами "Инфинет", то представленные настройки необходимо распространить на все беспроводные устройства.

Использование протокола STP на сетевом оборудовании других производителей

Возможна реализация схемы горячего резервирования, в которых протокол STP запущен на сетевом оборудовании других производителей, а беспроводные устройства "Инфинет" выступают в роли основного и/или резервного радиоканала. Такая схема представлена на рисунке ниже. Протокол STP функционирует на коммутаторах 1 и 2. Обмениваясь служебными BPDU-кадрами, коммутаторы выстраивают древовидную структуру и, в случае обнаружения петли, блокируют один из портов. В случае, представленном на рисунке ниже, протокол STP на коммутаторе 1 заблокировал порт в сторону произвольного L2-канала, выбрав радиоканал в качестве основного для передачи данных.

Для реализации этой схемы не требуется дополнительных настроек на устройствах "Инфинет" - достаточно сформировать группы коммутации (рисунок 4.4).

Рисунок 4.10 - Схема резервирования с использованием STP на стороннем оборудовании

Протокол OSPF

Одним из методов построения схем резервирования является использование протоколов динамической маршрутизации. В данном разделе будет рассмотрен протокол OSPF, однако использование любого другого протокола не будет иметь принципиальных отличий.

Использование протокола OSPF на сетевом оборудовании других производителей

Устройства "Инфинет" поддерживают работу протокола OSPF, но поскольку в данном цикле уроков рассматривается применение оборудования в режиме коммутации, а OSPF - протокол сетевого уровня, то примем, что протокол динамической маршрутизации запущен на сетевом оборудовании других производителей. Рассматриваемая схема резервирования представлена на рисунке ниже.

OSPF запущен на маршрутизаторах 1 и 2, которые связаны двумя каналами: резервный радиоканал между устройствами "Инфинет" и произвольный L2/L3-канал, являющийся основным. После конфигурации, успешного установления соседских отношений и обмена LSDB, маршрутизаторы рассчитывают маршруты до каждой из известных сетей и добавляют их в таблицу маршрутизации. При этом пользовательский трафик будет передаваться по основному каналу, но, в случае выхода его из строя, станет активен маршрут через радиоканал.

Конфигурация устройств "Инфинет" в этой схеме не отличается от настроек, рассмотренных в предыдущем примере - на беспроводных устройствах достаточно сформировать группы коммутации (рисунок 4.4).

Рисунок 4.11 Схема резервирования с использованием OSPF на стороннем оборудовании

Организация резервирования в схеме связи с подвижными объектами

Одним из сценариев проектов с подвижными объектами является ситуация, когда вдоль пути передвижения объекта устанавливают базовые станции, а на объект монтируют две абонентские станции. Использование двух абонентских станций позволяет повысить надёжность связи за счёт расширения диаграммы направленности: пользовательские устройства смонтированы с разными азимутами, поэтому, как минимум одна из абонентских станций будет находиться в зоне покрытия одного из секторов.

Частный сценарий с использованием двух секторов базовых станций представлен на рисунке ниже. Подвижным объектом является грузовой корабль, курсирующий в ограниченной акватории, постоянно находящийся в зоне действия хотя бы одной из базовых станций. На корабле установлено две абонентских станции, обеспечивающие отказоустойчивость беспроводного соединения:

  • в центральном положении корабля (см. рисунок) АС1 связана с БС1, АС2 - с БС2;
  • в крайнем левом положении корабля АС2 связана с БС1;
  • в крайнем правом положении корабля АС1 связана с БС2.
Рисунок 4.12 - Сценарий проекта с подвижными объектами

Для пояснения конфигурации устройств представим схему на рисунке 4.12 иначе, отобразив конфигурационные блоки. Схема с конфигурационными блоками представлена на рисунке 4.13:

  • На корабле установлено пользовательское устройство - ПК2, которое подключено к АС1 и АС2 через коммутатор InfiMUX.
  • На суше смонтированы секторы БС1 и БС2, подключенные к коммутатору InfiMUX.
  • Также, к InfiMUX подключен коммутатор назначающий метки VLAN трафику от пользовательского устройства - ПК1 и устройства, с которого осуществляется управление - ПК3.
  • Управление организовано в выделенном VLAN 100, для которого на устройствах "Инфинет" создаётся коммутационная группа с номером 100.
  • Для передачи пользовательских данных выделен VLAN 10 и соответствующая коммутационная группа с номером 10 на коммутаторах InfiMUX.
Рисунок 4.13 - Схема организации связи с подвижными объектами

Конфигурация

Объединение устройств в единую область MINT
  • Этап 1: на всех устройствах: InfiMUX1, InfiMUX2, БС1, БС2, AC1 и AC2 необходимо создать PRF-интерфейсы (см. рисунок 4.3, опция switch border должна быть отключена).
  • Этап 2: на БС1, БС2, AC1 и AC2 PRF-интерфейсы необходимо объединить с радиоинтерфейсом (см. рисунок 4.3).
  • Этап 3: на каждом устройстве InfiMUX необходимо создать два PRF-интерфейса и объединить их между собой (см. рисунок 4.3).

Организация управления устройствами

Решение подразумевает управление устройствами только с ПК3 и, поскольку все устройства "Инфинет" находятся в единой области MINT, то на InfiMUX необходимо создать коммутационную группу, которая будет являться шлюзом между Ethernet и MINT. На остальных устройствах коммутационные группы для трафика управления не должны передавать кадры между MINT и Ethernet, поэтому достаточно включить в них только один из интерфейсов.

  • Этап 1: на InfiMUX1 необходимо создать интерфейс VLAN для управляющего трафика. В меню "Основные настройки → Настройки сети" требуется нажать кнопку "Создать VLAN" указать номер 100 и назначить VLAN ID с тем же номером родителем указать eth1.
  • Этап 2: на InfiMUX1 необходимо создать коммутационную группу с номером 100, включив в неё интерфейсы vlan100 и prf2 (см. рисунок 4.14), то же самое повторить для InfiMUX2, включив в группу только интерфейс prf2. На беспроводных устройствах необходимо создать коммутационные группы с номером 100, включив в них только интерфейс rf5.0 (см. рисунок 4.14).
  • Этап 3: для InfiMUX и беспроводных устройств в настройках созданной группы коммутации нажать кнопку "Создать L3 интерфейс" в следствие чего будет создан интерфейс svi100 (см. рисунок 4.14).
  • Этап 4: для InfiMUX и беспроводных устройств в настройках необходимо перейти в меню "Основные настройки → Настройки сети", для созданного интерфейса svi100 указать IP-адрес (см. рисунок 4.15).
Рисунок 4.14 Создание группы коммутации для управления устройствами
Рисунок 4.15 Ассоциация IP-адреса с интерфейсом svi100
Организация передачи пользовательского трафика

Для передачи пользовательских данных необходимо создать группы коммутации с номером 10 на InfiMUX1 и InfiMUX2, т.к. эти устройства являются шлюзами между MINT и Ethernet для трафика пользователя. На беспроводных устройствах группы коммутации для пользовательских данных не создаются, т.к. они являются транзитными устройствами в рамках области MINT.

  • Этап 1: на устройствах InfiMUX, необходимо перейти в "Основные настройки → Коммутатор (MAC Switch)" и нажать кнопку "Создать группу коммутации" (см. рисунок 4.16).
  • Этап 2: в созданную группу коммутации на обоих устройствах InfiMUX включить интерфейсы eth1 и prf2 (см. рисунок 4.16). 
  • Этап 3: в правилах созданной группы коммутации указать "vlan 10" (см. рисунок 4.16).
Рисунок 4.16 Настройка группы коммутации для пользовательских данных
Назад Дальше