Spanning Tree Protocol (STP) (протокол связующего дерева) — сетевой протокол. Задача STP является устранение петель в топологии произвольной сети Ethernet, в которой есть один или более сетевых мостов. STP решает эту задачу, автоматически блокируя соединения, которые в данный момент для полной связности коммутаторов являются избыточными.
Необходимость устранения топологических петель в сети Ethernet следует из того, что их наличие в реальной сети Ethernet с коммутатором с высокой вероятностью приводит к бесконечным повторам передачи одних и тех же кадров Пропускная способность сети оказывается почти полностью занятой этими бесполезными повторами, хотя формально сеть может продолжать работать, на практике её производительность становится настолько низкой, что может выглядеть как полный отказ сети. STP относится ко второму уровню модели OSI. Протокол описан в стандарте IEEE 802.1d.
Принцип действия. В сети выбирается один корневой мост. Далее каждый, отличный от корневого, мост просчитывает кратчайший путь к корневому. Соответствующий порт называется корневым портом. После этого для каждого сегмента сети, к которому присоединён более чем один порт моста, просчитывается кратчайший путь к корневому порту. Мост, через который проходит этот путь, становится назначенным для этой сети, а соответствующий порт — назначенным портом. Далее во всех сегментах, с которыми соединены более одного порта моста, все мосты блокируют все порты, не являющиеся корневыми и назначенными. Важные правила. Корневым (root) портом назначается порт с самой низкой стоимостью пути (path cost).Если стоимость одинакова, то на основании порядкового номера порта.
Широковещательный шторм. Распространение широковещательных сообщений в сетях с петлями представляет серьезную проблему. Предположим, что первый кадр, поступивший от одного из узлов, является широковещательным. Тогда все коммутаторы будут пересылать кадры бесконечно, используя всю доступную полосу пропускания сети и блокируя передачу других кадров во всех сегментах.
Множественные копии кадров. Коммутатор нередко получает несколько копий одного кадра, одновременно приходящих из нескольких участков сети. В этом случае таблица коммутации не сможет определить расположение устройства, потому что коммутатор будет получать кадр из нескольких каналов. Может случиться так, что коммутатор вообще не сможет переслать кадр, т.к. будет постоянно обновлять таблицу коммутации.
Множественные петли. Одна из самых сложных проблем — это множественные петли, образующиеся в объединенной сети.
Rapid STP (RSTP) является значительным усовершенствованием STP. В первую очередь необходимо отметить уменьшение времени сходимости и более высокую устойчивость. В немалой степени это достигнуто за счет идей, использованных Cisco Systems в качестве проприетарных расширений STP. RSTP описан в стандарте IEEE 802.1w (впоследствии включен в 802.1D-2004).
Для ускорения функционирования локальной сети древовидной топологии протокол RSTP предусматривает, что порты доступа конечных узлов к сети не участвуют в стадии прослушивания (Listening) и обучения (Learning), поскольку они входят в тупиковые сегменты, откуда существует единственный путь в сеть. Эта технология компании Cisco получила название Port Fast. Для остальных портов исключена стадия прослушивания, поэтому реализуется сразу переход в состояние обучения. Вместо 20 секунд сохранения текущей конфигурации при отсутствии пакетов Hello установлена длительность таймера (Maximum age) в 6 сек. Поэтому при отказе в сети протокол RSTP создает новую древовидную топологию значительно быстрее, чем протокол STP. Оба этих протокола (STP и RSTP) являются совместимыми. Причем, на части коммутаторов может быть сконфигурирован протокол STP, а на других — может использоваться RSTP.
В протоколе RSTP помимо корневых и назначенных введены новые роли портов: альтернативные — alternate и резервные — backup.
Альтернативный порт дублирует корневой порт при его отказе..
Резервный порт предназначен для резервирования пути, предоставляемого назначенным портом в направлении сегментов сети, и не может гарантировать альтернативное подключение к корневому мосту Процесс построения связующего дерева у протоколов STP и RSTP одинаков. Однако при работе RSTP порт может перейти в состояние продвижения значительно быстрее, т.к. он больше не зависит от настроек таймеров. Протокол RSTP предоставляет механизм предложений и соглашений, который обеспечивает быстрый переход корневых и назначенных портов в состояние Forwarding, а альтернативных и резервных портов — в состояние Discarding. Для этого протокол RSTP вводит два новых понятия: граничный порт и тип соединения.
Оставить ответ