Spanning Tree Protocol, jota joskus kutsutaan vain Spanning Tree, on nykyaikaisten Ethernet-verkkojen Waze tai MapQuest, joka ohjaa liikennettä tehokkainta reittiä pitkin reaaliaikaisten olosuhteiden perusteella.
Perustuu algoritmiin, jonka amerikkalainen tietojenkäsittelytieteilijä Radia Perlman loi työskennellessään Digital Equipment Corporationissa (DEC) vuonna 1985, ja Spanning Treen ensisijainen tarkoitus on estää redundantteja linkkejä ja viestintäreittien silmukoitumista monimutkaisissa verkkokokoonpanoissa. Toissijaisena toimintona Spanning Tree voi reitittää paketteja ongelmakohtien ympärille varmistaakseen, että viestintä voi kulkea verkkojen läpi, joissa saattaa esiintyä häiriöitä.
Virtaavan puun topologia vs. rengastopologia
Kun organisaatiot olivat juuri alkaneet verkottaa tietokoneitaan 1980-luvulla, yksi suosituimmista kokoonpanoista oli rengasverkko. Esimerkiksi IBM esitteli patentoidun Token Ring -teknologiansa vuonna 1985.
Rengasverkkotopologiassa kukin solmu muodostaa yhteyden kahteen muuhun, yksi, joka sijaitsee sen edellä renkaassa ja toinen, joka on sijoitettu sen taakse. Signaalit kulkevat renkaan ympäri vain yhteen suuntaan, ja jokainen solmu matkan varrella luovuttaa kaikki renkaan ympäri kiertävät paketit.
Vaikka yksinkertaiset soittoverkot toimivat hyvin, kun tietokoneita on vain kourallinen, renkaat tulevat tehottomiksi, kun satoja tai tuhansia laitteita lisätään verkkoon. Tietokoneen on ehkä lähetettävä paketteja satojen solmujen kautta vain jakaakseen tietoja yhden toisen järjestelmän kanssa viereisessä huoneessa. Kaistanleveydestä ja suorituskyvystä tulee myös ongelma, kun liikenne voi virrata vain yhteen suuntaan ilman varasuunnitelmaa, jos matkan varrella oleva solmu rikkoutuu tai ruuhkautuu liikaa.
1990-luvulla, kun Ethernet nopeutui (100 Mbit/s. Fast Ethernet otettiin käyttöön vuonna 1995) ja Ethernet-verkon kustannukset (sillat, kytkimet, kaapelointi) tulivat huomattavasti halvemmiksi kuin Token Ring, Spanning Tree voitti LAN-topologian sodat ja Token. Sormus hävisi nopeasti.
Kuinka virittävä puu toimii
Spanning Tree on edelleenlähetysprotokolla datapaketteja varten. Se on yksi osa liikennepoliisi ja osa rakennusinsinööri verkon moottoriteille, joiden kautta data kulkee. Se sijaitsee kerroksessa 2 (tietolinkkikerros), joten se koskee yksinkertaisesti pakettien siirtämistä oikeaan kohteeseen, ei sitä, millaisia paketteja lähetetään tai mitä tietoja ne sisältävät.
Spanning Tree on tullut niin yleiseksi, että sen käyttö on määriteltyIEEE 802.1D -verkkostandardi. Kuten standardissa on määritelty, kahden päätepisteen tai aseman välillä voi olla vain yksi aktiivinen polku, jotta ne toimisivat oikein.
Spanning Tree on suunniteltu estämään se mahdollisuus, että verkkosegmenttien välillä kulkeva data juuttuisi silmukkaan. Yleensä silmukat sekoittavat verkkolaitteisiin asennetun edelleenlähetysalgoritmin, jolloin laite ei enää tiedä minne lähettää paketteja. Tämä voi johtaa kehysten päällekkäisyyteen tai päällekkäisten pakettien välittämiseen useisiin kohteisiin. Viestit voivat toistua. Viestintä voi palautua takaisin lähettäjälle. Se voi jopa kaataa verkon, jos liian monta silmukkaa alkaa esiintyä, syöden kaistanleveyttä ilman merkittäviä hyötyjä samalla kun estetään muun silmukattoman liikenteen läpipääsy.
The Spanning Tree Protocolestää silmukoiden muodostumisensulkemalla kaikki paitsi yksi mahdollinen reitti jokaiselle datapaketille. Verkon kytkimet käyttävät Spanning Treeä määrittämään juuripolut ja sillat, joissa tiedot voivat kulkea, ja sulkea toiminnallisesti päällekkäiset polut, jolloin ne eivät ole aktiivisia ja käyttökelvottomia, kun ensisijainen polku on käytettävissä.
Tuloksena on, että verkkoviestintä kulkee saumattomasti riippumatta siitä, kuinka monimutkainen tai laaja verkko tulee. Eräällä tavalla Spanning Tree luo yksittäisiä polkuja verkon läpi, jotta tiedot kulkevat ohjelmiston avulla samalla tavalla kuin verkkoinsinöörit tekivät vanhojen silmukkaverkkojen laitteistoilla.
Spanning Treen lisäedut
Ensisijainen syy Spanning Tree -puun käyttöön on poistaa silmukoiden reititys verkossa. Mutta on myös muita etuja.
Koska Spanning Tree etsii ja määrittelee jatkuvasti, mitkä verkkopolut ovat käytettävissä datapakettien kulkemiseen, se voi havaita, onko jollakin näistä ensisijaisista poluista istuva solmu poistettu käytöstä. Tämä voi tapahtua useista syistä laitteistovioista uuteen verkkokokoonpanoon. Se voi olla jopa väliaikainen tilanne, joka perustuu kaistanleveyteen tai muihin tekijöihin.
Kun Spanning Tree havaitsee, että ensisijainen polku ei ole enää aktiivinen, se voi avata nopeasti toisen polun, joka oli aiemmin suljettu. Sen jälkeen se voi lähettää tietoja ongelmapaikan ympärille, lopulta nimetäen kiertotien uudeksi ensisijaiseksi poluksi tai lähettää paketteja takaisin alkuperäiselle sillalle, jos se tulee jälleen saataville.
Vaikka alkuperäinen Spanning Tree oli suhteellisen nopea luomaan tarvittavat uudet yhteydet, IEEE esitteli vuonna 2001 Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) -protokollan. RSTP, jota kutsutaan myös protokollan 802.1w-versioksi, on suunniteltu tarjoamaan huomattavasti nopeampi palautuminen verkon muutosten, tilapäisten katkosten tai komponenttien suoran vian vuoksi.
Ja vaikka RSTP esitteli uusia polun konvergenssikäyttäytymistä ja siltaporttirooleja nopeuttaakseen prosessia, se suunniteltiin myös täysin taaksepäin yhteensopivaksi alkuperäisen Spanning Treen kanssa. Joten on mahdollista, että laitteet, joissa on molemmat protokollaversiot, voivat toimia yhdessä samassa verkossa.
Virtaavan puun puutteet
Vaikka Spanning Tree on yleistynyt monien vuosien aikana sen käyttöönoton jälkeen, jotkut väittävät, että se onaika on tullut. Spanning Treen suurin vika on, että se sulkee mahdolliset silmukat verkon sisällä sulkemalla mahdolliset reitit, joissa data voi kulkea. Kaikissa Spanning Tree -verkoissa noin 40 % mahdollisista verkkopoluista on suljettu datalta.
Äärimmäisen monimutkaisissa verkkoympäristöissä, kuten palvelinkeskuksissa, kyky skaalata nopeasti kysyntään on kriittinen. Ilman Spanning Treen asettamia rajoituksia palvelinkeskukset voisivat avata paljon enemmän kaistanleveyttä ilman lisäverkkolaitteita. Tämä on tavallaan ironinen tilanne, koska monimutkaiset verkkoympäristöt ovat syynä Spanning Treen luomiseen. Ja nyt protokollan tarjoama suoja silmukkaa vastaan on tavallaan pidättelemättä näitä ympäristöjä niiden täydestä potentiaalista.
Protokollan jalostettu versio nimeltään Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) kehitettiin käyttämään virtuaalisia lähiverkkoja ja mahdollistamaan useampien verkkopolkujen avaaminen samanaikaisesti, mutta silti estämään silmukoiden muodostumisen. Mutta jopa MSTP:tä käytettäessä monet mahdolliset tietoreitit pysyvät suljettuina missä tahansa protokollaa käyttävässä verkossa.
Spanning Treen kaistanleveysrajoituksia on yritetty parantaa vuosien varrella monia standardoimattomia, riippumattomia yrityksiä. Vaikka joidenkin niistä suunnittelijat ovat väittäneet onnistuneensa ponnisteluissaan, useimmat eivät ole täysin yhteensopivia ydinprotokollan kanssa, mikä tarkoittaa, että organisaatioiden on joko otettava käyttöön standardoimattomat muutokset kaikissa laitteissaan tai löydettävä jokin tapa mahdollistaa niiden olemassaolo. kytkimet käyttävät standardia Spanning Tree. Useimmissa tapauksissa Spanning Treen useiden makujen ylläpidosta ja tukemisesta aiheutuvat kustannukset eivät ole vaivan arvoisia.
Jatkuuko Spanning Tree tulevaisuudessa?
Lukuun ottamatta kaistanleveyden rajoituksia, jotka johtuvat Spanning Treen verkkopolkujen sulkemisesta, protokollan korvaamiseen ei tehdä paljon ajatuksia tai vaivaa. Vaikka IEEE julkaisee toisinaan päivityksiä parantaakseen sen tehokkuutta, ne ovat aina taaksepäin yhteensopivia protokollan olemassa olevien versioiden kanssa.
Eräässä mielessä Spanning Tree noudattaa sääntöä "Jos se ei ole rikki, älä korjaa sitä". Spanning Tree toimii itsenäisesti useimpien verkkojen taustalla pitääkseen liikenteen vireänä, estääkseen onnettomuuksia aiheuttavien silmukoiden muodostumisen ja reitittääkseen liikenteen ongelmakohtien ympärille niin, että loppukäyttäjät eivät koskaan edes tiedä, kokeeko heidän verkkonsa tilapäisiä häiriöitä osana päivittäistä verkkoa. päivätoimintaa. Taustalla järjestelmänvalvojat voivat lisätä uusia laitteita verkkoihinsa ajattelematta liikaa, pystyvätkö he kommunikoimaan muun verkon tai ulkomaailman kanssa vai eivät.
Kaiken tämän vuoksi on todennäköistä, että Spanning Tree pysyy käytössä vielä monta vuotta. Pieniä päivityksiä saattaa tulla ajoittain, mutta Spanning Tree Protocol -protokolla ja kaikki sen suorittamat kriittiset ominaisuudet ovat todennäköisesti tulleet jäädäkseen.
Postitusaika: 07.11.2023
