Configuration en Anneau avec ERPS - Switches X-Security et Ruijie

Le protocole Ethernet Ring Protection Switching (ERPS), également connu sous le nom de G.8032, est un protocole de protection/redondance pour les réseaux en anneau développé par l'Union Internationale des Télécommunications (UIT). C'est un protocole qui opère au niveau de la couche liaison de données et qui a été conçu pour les anneaux Ethernet. ERPS prévient les tempêtes de broadcast causées par des boucles de données dans un anneau et permet de rétablir rapidement la communication entre les nœuds en cas de déconnexion d'un lien dans l'anneau Ethernet.
Le protocole Spanning Tree Protocol (STP) est une autre technique utilisée pour résoudre le problème des boucles au niveau de la couche 2. STP ainsi que ses évolutions (RSTP et MSTP) offrent des temps de convergence supérieurs, ce qui rend ERPS particulièrement intéressant. ERPS offre une vitesse de convergence inférieure à 50 ms, bien plus rapide que STP, RSTP et MSTP.

Quelques concepts préalables nécessaires pour comprendre ce protocole :

• États de l'anneau : Un anneau peut être dans différents états
  • Idle : Tous les liens et dispositifs de l'anneau sont opérationnels
  • Protection/Protected : Un lien de l'anneau n'est pas opérationnel ou est indiqué comme déconnecté.
  • Pending : Le lien qui était précédemment non opérationnel a été rétabli et un temps déterminé est attendu avant de réactiver le lien RPL.
• Messages ou Paquets R-APS : Ces messages servent à informer tous les nœuds du réseau en anneau de l'état de tous les liens et des éventuels changements. Il existe plusieurs types de messages différents :
  • Signal Fail (SF) : Lorsqu'un lien d'un nœud tombe en panne, ce même nœud envoie un paquet SF aux autres pour notifier la défaillance du lien.
  • No Request (NR) : Lorsque le lien défaillant est rétabli et redevient opérationnel, le nœud envoie un paquet NR pour notifier le nœud RPL-Owner.
  • RPL Blocked (NR, RB) : Lorsque tous les nœuds d'un anneau ERPS fonctionnent correctement, le nœud RPL Owner envoie ces paquets de manière périodique.
  • Flush : Dans une topologie avec plusieurs anneaux, lorsqu'un changement survient dans un sous-anneau, les nœuds adjacents envoient des paquets flush pour notifier les autres anneaux.
• Ring Protection Link (RPL) : Dans un anneau Ethernet (qu'il soit simple ou sous-anneau Ethernet), il n’y a qu’un seul RPL. Par défaut, dans un anneau Ethernet avec le protocole ERPS activé, le RPL est bloqué et ne relaie pas les paquets de données afin d’éviter les boucles. En cas de défaillance d’un autre lien, le RPL s’activera pour maintenir la communication. À une extrémité de cet anneau se trouve le port RPL Owner et à l’autre le port RPL-Neighbour.
• Port RPL Owner : Ce port est responsable du blocage du trafic via le lien RPL pour éviter les boucles. Un anneau ERPS ne possède qu’un seul port RPL Owner. Lorsque le nœud où le port RPL Owner est configuré reçoit une PDU RAPS indiquant une défaillance d’un lien ou nœud dans un anneau ERPS, le nœud déverrouille le port RPL Owner pour activer le RPL. Ensuite, le port RPL Owner enverra et recevra du trafic pour garantir la communication. Si la défaillance du lien ou de l’équipement est résolue, le RPL sera de nouveau bloqué via le port RPL Owner.
• Nœud RPL Owner : Nœud dont l’un des ports agit en tant que port RPL Owner.
• Timers ERPS :
  • Holdoff Timer : Utilisé pour minimiser les changements excessifs fréquents dans un anneau ERPS dus à un lien fonctionnant de manière intermittente. ERPS n’effectue un changement de topologie que si un lien échoue pendant la durée définie par ce timer.
  • Guard Timer : Utilisé pour empêcher qu’un dispositif reçoive des messages R-APS expirés ou non mis à jour. Lorsque la restauration d’un lien est détectée, ce timer démarre et durant cette période, tous les paquets R-APS sont ignorés sauf les Flush.
  • Wait to Restore (WTR) Timer : Ce timer est effectif uniquement pour le nœud RPL Owner. Lorsque ce nœud détecte que la panne a été résolue, il effectue le changement de topologie (bloque le port RPL Owner) uniquement si la durée de ce timer est écoulée. Si durant cette période le lien retombe en panne, le timer est annulé et la topologie ne change pas.

Pour cet exemple, un réseau en anneau sera réalisé avec un switch Ruijie RG-S2910-24GT4SFP-UP-H supportant le protocole ERPS et trois switches X-Security XS-SW04-MGF-DIN. Notre recommandation, dans le cas de création d’un réseau en anneau, est d’utiliser des dispositifs du même fabricant si le protocole ERPS est utilisé. Cela simplifiera la configuration et améliorera les temps de convergence. Cependant, dans cet article, nous montrons comment dans certains cas, il est possible d’utiliser des dispositifs de fabricants différents, bien que certains aspects devront être pris en compte.

Tout d’abord, il sera nécessaire de concevoir un plan MEP

Le VLAN de contrôle par lequel circuleront les messages R-APS est le 100 et le VLAN 1 sera celui utilisé pour les données ou le trafic utilisateur/services.

• Configuration SW110 192.168.56.110
  • Tout d’abord, il sera nécessaire de créer les instances 1 et 2 dans la section Network Setting -> ERPS -> MEP

Il faudra ensuite configurer l’anneau ERPS dans la section Network Setting -> ERPS -> ERPS et dans la section VLAN Config, ajouter le VLAN de données, ici VLAN 1

• Configuration SW111 192.168.56.111
  • Tout d’abord, il sera nécessaire de créer les instances 1 et 2 dans la section Network Setting -> ERPS -> MEP

Il faudra ensuite configurer l’anneau ERPS dans la section Network Setting -> ERPS -> ERPS et dans la section VLAN Config, ajouter le VLAN de données, ici VLAN 1

• Configuration SW112 192.168.56.112
  • Tout d’abord, il sera nécessaire de créer les instances 1 et 2 dans la section Network Setting -> ERPS -> MEP

Il faudra ensuite configurer l’anneau ERPS dans la section Network Setting -> ERPS -> ERPS et dans la section VLAN Config, ajouter le VLAN de données, ici VLAN 1

• Configuration SW109 192.168.56.109
  • Dans ce cas, la configuration devra se faire via commandes. Il faut commencer par créer le VLAN 10 pour l’envoi des messages R-APS.

erps raps-vlan 100

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  • Une fois cette étape réalisée, il faut indiquer quel port est l’Ouest (Port 0) et quel est le port Est (Port 1).

ring-port west GigabitEthernet 0/25 east GigabitEthernet 0/26

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  • Ce switch ne jouera pas le rôle de RPL Owner car il a été considéré préférable que les RPL Owner et RPL Neighbour soient deux équipements du même fabricant (ici X-Security). Il ne reste donc plus qu’à activer l’anneau.

state enable

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  • Enfin, il faut activer le module ERPS en mode configuration globale.

erps enable

Le fonctionnement de l’anneau peut être vérifié :

• Si aucun lien ni nœud ne tombe en panne, l’état sera Idle et le lien RPL sera bloqué.

• Si un lien autre que le lien RPL est déconnecté, l’état passera en protected.

• Si le lien défaillant redevient opérationnel, il faudra attendre le WTR Timer (configuré à 1 minute). Pendant cet intervalle d’une minute, l’anneau sera en état Pending.

Enfin, les fichiers de configuration sont joints (Utilisateur : admin / Mot de passe : 1111aaaa)