Spanning Tree Protocol, mida mõnikord nimetatakse ka Spanning Tree'iks, on kaasaegsete Etherneti võrkude Waze või MapQuest, mis suunab liiklust kõige tõhusamal marsruudil reaalajas.
Põhinedes Ameerika arvutiteadlase Radia Perlmani poolt 1985. aastal Digital Equipment Corporationis (DEC) töötades loodud algoritmile, on Spanning Tree peamine eesmärk vältida üleliigseid linke ja sideradade loomist keerulistes võrgukonfiguratsioonides. Teisese funktsioonina saab Spanning Tree suunata pakette ümber tõrkekohtade, et tagada side suutlikkus liikuda läbi võrkude, kus võib esineda häireid.
Ulatuspuu topoloogia vs rõnga topoloogia
Kui organisatsioonid alles hakkasid 1980. aastatel oma arvuteid võrku ühendama, oli üks populaarsemaid konfiguratsioone ringvõrk. Näiteks tutvustas IBM oma patenteeritud Token Ring tehnoloogiat 1985. aastal.
Rõngavõrgu topoloogias ühendub iga sõlm kahe teise sõlmpunktiga, millest üks asub rõngal temast eespool ja teine selle taga. Signaalid liiguvad ümber ringi ainult ühes suunas, kusjuures iga sõlm annab edasi kõik ja kõik ringi ümber ringlevad paketid.
Kui lihtsad helinavõrgud töötavad hästi, kui arvuteid on vaid käputäis, muutuvad helinad ebaefektiivseks, kui võrku lisatakse sadu või tuhandeid seadmeid. Arvuti peab võib-olla saatma pakette sadade sõlmede kaudu, et jagada teavet naaberruumis asuva teise süsteemiga. Ribalaius ja läbilaskevõime muutuvad probleemiks ka siis, kui liiklus saab voolata ainult ühes suunas, ilma varuplaanita, kui mõni sõlm teel on katki või ülekoormatud.
90ndatel, kui Ethernet muutus kiiremaks (100Mbit/sek. Fast Ethernet võeti kasutusele 1995. aastal) ja Etherneti võrgu maksumus (sillad, lülitid, kaabeldus) muutus oluliselt odavamaks kui Token Ring, võitis Spanning Tree LAN-i topoloogiasõjad ja Token. Sõrmus kustus kiiresti.
Kuidas laiutav puu töötab
Spanning Tree on andmepakettide edastamise protokoll. See on üks osa liikluspolitseinik ja üks osa ehitusinsener võrgu kiirteede jaoks, mida andmed läbivad. See asub 2. kihis (andmelingikiht), nii et see on lihtsalt seotud pakettide viimisega nende sobivasse sihtkohta, mitte seda, milliseid pakette saadetakse või milliseid andmeid need sisaldavad.
Spanning Tree on muutunud nii üldlevinud, et selle kasutamine on määratletudIEEE 802.1D võrgustandard. Nagu standardis määratletud, võib mis tahes kahe lõpp-punkti või jaama vahel olla ainult üks aktiivne tee, et need korralikult toimiksid.
Spanning Tree eesmärk on välistada võimalus, et võrgusegmentide vahel liikuvad andmed takerduvad ahelasse. Üldiselt ajavad silmused segamini võrguseadmetesse installitud edastamisalgoritmi, muutes selle nii, et seade ei tea enam, kuhu pakette saata. See võib põhjustada kaadrite dubleerimist või dubleeritud pakettide edastamist mitmesse sihtkohta. Sõnumid võivad korduda. Side võib tagasi pöörduda saatjale. Kui tekib liiga palju silmuseid, võib see isegi võrgu kokku kukkuda, tarbides ribalaiust ilma märgatava kasvuta, blokeerides samal ajal muul silmuseta liiklusel läbipääsu.
Laiuva puu protokollpeatab silmuste moodustumisesulgedes iga andmepaketi jaoks kõik peale ühe võimaliku tee. Võrgu lülitid kasutavad laiaulatuslikku puud, et määratleda juurteed ja sillad, kuhu andmed võivad liikuda, ning sulgeda funktsionaalselt dubleerivad teed, muutes need passiivseks ja kasutuskõlbmatuks, kui esmane tee on saadaval.
Tulemuseks on see, et võrgusuhtlus sujub sujuvalt olenemata sellest, kui keeruliseks või ulatuslikuks võrk muutub. Teatud mõttes loob Spanning Tree ühe võrgu kaudu andmete liikumiseks tarkvara abil ühed teed samamoodi nagu võrguinsenerid tegid vanade silmusvõrkude riistvara kasutades.
Laiendatud puu täiendavad eelised
Peamine põhjus, miks Spanning Tree kasutatakse, on välistada silmuste marsruutimise võimalus võrgus. Kuid on ka muid eeliseid.
Kuna Spanning Tree otsib ja määratleb pidevalt, millised võrguteed on andmepakettide jaoks saadaval, suudab see tuvastada, kas mõnel neist peamistest teedest istuv sõlm on keelatud. See võib juhtuda erinevatel põhjustel, alates riistvararikkest kuni uue võrgukonfiguratsioonini. See võib olla isegi ajutine olukord, mis põhineb ribalaiusel või muudel teguritel.
Kui spanning Tree tuvastab, et esmane tee pole enam aktiivne, saab see kiiresti avada teise tee, mis oli varem suletud. Seejärel saab see saata andmeid ümber tõrkekoha, määrates lõpuks ümbersõidu uueks esmaseks teeks või saata paketid tagasi algsele sillale, kui see peaks uuesti kättesaadavaks muutuma.
Kui algne laiaulatuslik puu lõi neid uusi ühendusi vastavalt vajadusele suhteliselt kiiresti, siis 2001. aastal võttis IEEE kasutusele kiire laiaulatusliku puu protokolli (RSTP). RSTP, mida nimetatakse ka protokolli 802.1w versiooniks, oli loodud pakkuma oluliselt kiiremat taastumist vastuseks võrgumuudatustele, ajutistele katkestustele või komponentide otsesele rikkele.
Ja kuigi RSTP tutvustas protsessi kiirendamiseks uusi teekonvergentsi käitumisviise ja sillapordi rolle, loodi see ka täielikult tagasiühilduvaks algse ulatuspuuga. Seega on mõlema protokolli versiooniga seadmed võimalik ühes võrgus koos töötada.
Laiendatud puu puudused
Kuigi Spanning Tree on paljude aastate jooksul pärast selle kasutuselevõttu muutunud üldlevinud, on neid, kes väidavad, et see onaeg on kätte jõudnud. Spanning Tree suurim viga on see, et see sulgeb potentsiaalsed ahelad võrgus, sulgedes potentsiaalsed teed, kuhu andmed võivad liikuda. Igas võrgus, mis kasutab laiaulatuslikku puud, on umbes 40% potentsiaalsetest võrguteedest andmetele suletud.
Äärmiselt keerulistes võrgukeskkondades, nagu need, mis asuvad andmekeskustes, on nõudluse rahuldamiseks kiire mastaabi suurendamine kriitilise tähtsusega. Ilma Spanning Tree'i kehtestatud piiranguteta võivad andmekeskused avada palju rohkem ribalaiust, ilma et oleks vaja täiendavat võrguriistvara. See on omamoodi irooniline olukord, sest keerukad võrgukeskkonnad on põhjus, miks Spanning Tree loodi. Ja nüüd takistab protokolli pakutav kaitse silmuste vastu teatud mõttes neid keskkondi nende täielikust potentsiaalist tagasi hoidmas.
Protokolli täiustatud versioon nimega Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) töötati välja, et kasutada virtuaalseid kohtvõrke ja võimaldada rohkemate võrguteede samaaegset avamist, vältides samal ajal silmuste moodustumist. Kuid isegi MSTP-ga jäävad üsna paljud potentsiaalsed andmeteed suletuks igas protokolli kasutavas võrgus.
Aastate jooksul on tehtud palju mittestandardseid sõltumatuid katseid Spanning Tree ribalaiuse piirangute parandamiseks. Kuigi mõnede disainerite disainerid on väitnud, et nende jõupingutused on edukad, ei ühildu enamik neist täielikult põhiprotokolliga, mis tähendab, et organisatsioonid peavad kasutama mittestandardseid muudatusi kõigis oma seadmetes või leidma võimaluse, et võimaldada neil koos eksisteerida. lülitid, mis töötavad standardse Spanning Tree'iga. Enamikul juhtudel ei ole Spanning Tree mitme maitse säilitamise ja toetamise kulud pingutust väärt.
Kas laiaulatuslik puu jätkub ka tulevikus?
Peale ribalaiuse piirangute, mis tulenevad Spanning Tree võrguteede sulgemisest, ei ole protokolli asendamisele palju mõelda ega vaeva näha. Kuigi IEEE annab aeg-ajalt välja värskendusi, et proovida ja tõhustada, on need alati tagasiühilduvad protokolli olemasolevate versioonidega.
Mõnes mõttes järgib Spanning Tree reeglit "Kui see pole katki, ärge seda parandage". Spanning Tree töötab enamiku võrkude taustal iseseisvalt, et hoida liiklust sujuvalt, vältida krahhi tekitavate silmuste teket ja suunata liiklust probleemsetest kohtadest, nii et lõppkasutajad ei tea kunagi isegi, kas nende võrk kogeb ajutisi häireid oma igapäevases võrgus. päevased operatsioonid. Samal ajal saavad administraatorid taustaprogrammis lisada oma võrkudesse uusi seadmeid, ilma liigselt mõtlemata, kas nad saavad ülejäänud võrgu või välismaailmaga suhelda või mitte.
Kõige selle tõttu on tõenäoline, et Spanning Tree jääb kasutusse veel paljudeks aastateks. Aeg-ajalt võib esineda mõningaid väiksemaid värskendusi, kuid põhiline Spanning Tree Protocol ja kõik selle kriitilised funktsioonid on tõenäoliselt siin, et jääda.
Postitusaeg: 07.11.2023
