Arborele de întindere (rețea)
Acest articol sau secțiune referitoare la informatică este considerat a fi verificat . |
Această intrare sau secțiune pe tema sistemelor de rețea nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
În telecomunicații și tehnologia informației, arborele de întindere este un protocol de comunicație standard [1] utilizat pentru a crea rețele complexe (la nivel fizic ) cu căi redundante folosind tehnologii ale stratului de legătură de date (stratul 2 al modelului OSI ), cum ar fi IEEE 802.2 sau IEEE 802.11 . Arborele de întindere este realizat de poduri și comutatoare și păstrează unele interfețe inactive pentru a se asigura că rețeaua rămâne conectată, dar fără bucle. Resursele utilizate de acest protocol sunt mai mici decât cele utilizate de PVST (Cisco proprietar), RST, Rapid PVST (Cisco proprietar), MSTP, dar are o convergență mai lentă și creează, de asemenea, o singură instanță care se ocupă simultan cu toate VLAN-urile care nu iau complet avantajul caracteristicilor rețelei. Protocolul STP este utilizat numai în rețelele Lan, adică în rețelele locale.
Scopul protocolului STP este de a elimina „practic” toate căile care sunt considerate „neprimare”. Dacă nu ar exista un protocol STP, ar exista multe cabluri redundante care ar fi considerate primare și ar crea o buclă infinită. Apoi, protocolul STP identifică calea principală (cablu) și atribuie tuturor celorlalte căi starea „blocat”. Dacă, din orice motiv, cablul primar sau calea principală încetează să funcționeze, protocolul STP ar interveni prin reconfigurarea rețelei și atribuirea stării Blocat căii care nu mai este funcțională și atribuirea stării primare unei căi alternative. În plus, starea Blocat vă permite să blocați (practic) doar acea cale pentru o perioadă de timp și că această procedură are loc numai și exclusiv la partea logică a rețelei Lan.
Se afirmă că un switch poate fi preluat datorită protocolului STP și mesajelor BPDU
Comutatoarele unei rețele Lan sunt capabile să trimită mesaje numite BPDU (Bridge Protocol Data Unit); acestea din urmă sunt transmise către toate porturile comutatoarelor pentru a alege un pod rădăcină, adică rădăcina principală a arborelui ierarhic care va fi creat după acționarea STP.
BPDU-urile conțin informații pentru:
-Selectați comutatoarele desemnate, care este cel mai apropiat de rădăcină.
- alegeți portul rădăcină pentru fiecare comutator.
-calculați cea mai scurtă cale de la fiecare comutator la rădăcină.
Fiecare port de comutare poate fi în una dintre următoarele stări:
- ascultare: comutatorul nu poate comunica cu celelalte comutatoare, dar poate primi doar
- învățare: comutatorul creează o masă de legătură , dar nu poate comunica și primi
- redirecționare: comutatorul poate recepționa și comunica
- dezactivat: comutatorul este dezactivat de administrator.
Modificările efectuate de comutator sunt eliberate după 30/50 de secunde, ceea ce duce la pierderea timpului și la scurgerea timpilor de convergență. Pentru a evita aceste probleme, sa decis să se recurgă la o metodă alternativă, adică să treacă direct de la blocat la redirecționare.
Limitări ale rețelelor LAN complexe
O rețea LAN complexă poate fi alcătuită din segmente de rețea diferite, conectate între ele prin punți sau comutatoare, cu constrângerea că topologia unei rețele LAN nu conține cicluri sau că există o singură cale între fiecare pereche de computere.
Dacă nu ar fi cazul, unele pachete ar fi replicate la nesfârșit pe rețea, cu rezultate dezastruoase. Bridge, de fapt, cunoaște adresele MAC ale gazdelor conectate pe fiecare segment, dar dacă primește un pachet cu o destinație necunoscută sau un pachet de difuzare , îl trimite pe toate segmentele, cu excepția celui de origine. Dacă există o buclă în rețea, pachetul va ajunge din nou la segmentul din care a început, fiind replicat din nou. Acest lucru ar duce la proliferarea de copii infinite ale aceluiași pachet în rețea și, prin urmare, la saturarea rețelei în sine.
Cu toate acestea, o rețea complexă fără căi redundante este extrem de fragilă, deoarece eșecul unui singur pod sau legătură îl partiționează în două rețele care nu comunică între ele.
Gestionarea redundanței prin arborele care se întinde
Într-o rețea locală complexă, este necesar să existe legături redundante pentru a crește robustețea rețelei în sine, dar ca unele dintre acestea să fie ținute „în afara serviciului” până când sunt necesare pentru a compensa eșecurile altor legături sau punte .
Arborele care cuprinde algoritmul L este un algoritm distribuit, care funcționează în fiecare pod , asigurându-se că rețeaua este conectată în orice moment, dar nu există cicluri, adică graficul conexiunilor disponibile este „acoperit” de un copac .
Acest lucru se realizează prin crearea unei ierarhii de punte. Un pod este identificat ca rădăcina copacului de acoperire („podul rădăcină”), iar o parte a conexiunilor dintre podurile disponibile este pusă în așteptare, aducând unele dintre porturile podului, numite porturi alternative, la starea „BLOCARE” (de la Engleză: port alternativ) (AP).
În cazul în care un nod devine inaccesibil sau costul conexiunii se modifică, podul va încerca să ajungă la nod activând rutele alternative (AP) care sunt în standby, restabilind astfel conectivitatea completă a rețelei (dacă este posibil).
În teoria graficelor , această problemă este cunoscută sub numele de copac întins .
Acest proces are loc periodic, deci dacă deconectați un pod sau rupeți o legătură, arborele care se întinde este reconstruit și rețeaua continuă să funcționeze.
Algoritmul tinde automat să mențină link-uri de capacitate mai mare (mai rapide) care rulează, dar uneori alegerea link-urilor pentru a păstra activ este inadecvată caracteristicilor rețelei sau traficului care o traversează. Prin configurarea parametrilor corespunzători (cum ar fi prioritatea) pe comutatoare, este posibil să influențăm atât alegerea podului rădăcină, cât și alegerea conexiunilor care trebuie păstrate în funcțiune.
Acest algoritm a fost inventat de Radia Perlman și standardizat în IEEE 802.1D .
 Cerc vicios într-o rețea LAN fără un copac întins |  Arborele care se întinde |
Limite și alternative
Algoritmul Spanning Tree vă permite să extindeți rețelele locale menținând în același timp un grad bun de redundanță, dar are câteva limitări:
- Timpii de convergență, adică timpul necesar protocolului pentru a reacționa la eșecul unui element de rețea sau la recuperarea acestuia, tinde să crească odată cu numărul de switch-uri implicate în proces.
- La rândul său, protocolul copac generează trafic pe rețea, care poate contribui la saturația acestuia.
- Capacitatea conexiunilor lăsate în stand-by nu poate fi exploatată (adică aceste conexiuni sunt folosite ca rezervă rece).
Pentru a depăși limitările menționate anterior, au fost dezvoltate extensii la protocolul original Spanning Tree. În special:
- Cel mai scurt traseu de legătură (SPB) 802.1aq
- Multiple Spanning Tree (MST) 802.1s
- Rapid Spanning Tree (RST) 802.1w: restabilește topologia rețelei în cel mai scurt timp posibil (în ordinea a câteva secunde).
Unii producători de echipamente de rețea au dezvoltat sisteme alternative și proprietare pentru a depăși limitările impuse de spanning-tree în Ethernet și pentru a atinge caracteristicile SDH , în special în ceea ce privește configurația inelului clasic. În acest context, ar trebui menționate următoarele:
- IRF-ul lui Hewlett Packard
- Inelul Hiper al lui Hirschmann
- Extreme EAPS de rețea
- Nortel Networks Resilient Packet Ring
- Media Redundancy Protocol (MRP), standard IEC 62439
Pentru rețelele Token Ring și rețelele FDDI există un algoritm specific, alternativ la arborele de întindere, numit rutare sursă .
Pe măsură ce rețeaua crește până la punctul de a face acești factori excesiv de problematici, este adesea necesar să o segmentați cu ajutorul unuia sau mai multor routere , deși acest lucru implică în mod obișnuit schimbarea adreselor IP utilizate de gazde în rețea (renumerotare).
Notă
- ^ IEEE Std 802.1D ™ - 2004 (Revizuirea IEEE Std 802.1D-1998)
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere în arborele Spanning
