Tarptautinis medžio protokolas, kartais tiesiog vadinamas apimančiu medžiu, yra šiuolaikinių Ethernet tinklų „Waze“ arba „MapQuest“, nukreipiantys eismą pačiame efektyviausiame maršrute, atsižvelgiant į realaus laiko sąlygas.
Remiantis amerikiečių kompiuterių mokslininko Radia Perlman sukurtu algoritmu, kai ji dirbo „Digital Equipment Corporation“ (gruodžio mėn.), Pagrindinis medžio apimties tikslas yra užkirsti kelią nereikalingoms sąsajoms ir komunikacijos būdų kilimui sudėtingose tinklo konfigūracijose. Kaip antrinė funkcija, apimantis medis gali nukreipti paketus aplink gedimų vietas, kad užtikrintų, jog komunikacijos galėtų vytis per tinklus, kurie gali patirti sutrikimus.
Aprėpiantis medžio topologija ir žiedo topologija
Kai devintajame dešimtmetyje organizacijos tik pradėjo kurti savo kompiuterius, viena populiariausių konfigūracijų buvo žiedų tinklas. Pavyzdžiui, 1985 m. „IBM“ pristatė savo patentuotą „Token Ring“ technologiją.
Žiedo tinklo topologijoje kiekvienas mazgas jungiasi su dviem kitais, vienas, esantis priešais jį ant žiedo, ir vienas, kuris yra už jo. Signalai keliauja tik aplink žiedą viena kryptimi, kiekvienas mazgas pakeliui atiduoda visus paketus, kilusius aplink žiedą.
Nors paprasti žiedo tinklai veikia gerai, kai yra tik saujelė kompiuterių, žiedai tampa neveiksmingi, kai į tinklą pridedami šimtai ar tūkstančiai įrenginių. Kompiuteriui gali reikėti siųsti paketus per šimtus mazgų, kad būtų galima pasidalyti informacija su viena kita sistema gretimame kambaryje. Pralaidumas ir pralaidumas taip pat tampa problema, kai eismas gali tekėti tik viena kryptimi, be atsarginio plano, jei mazgas pakeliui tampa sulaužytas arba perpildytas.
Dešimtajame dešimtmetyje, kai „Ethernet“ tapo greitesnis (100Mbit/sek. Greitas Ethernet buvo pristatytas 1995 m.), O Ethernet tinklo kaina (tiltų, jungiklių, kabelių) tapo žymiai pigesni nei žetonų žiedas, apimantis medį laimėjo LAN topologijos karus ir žetoną Žiedas greitai išblėso.
Kaip veikia tarpusavio medis
„Tapning Tree“ yra duomenų paketų persiuntimo protokolas. Tai vienos dalies eismo policininkas ir vienos dalies inžinierius tinklo greitkeliams, kuriais keliauja duomenys. Jis yra 2 sluoksnyje (duomenų nuorodos sluoksnis), todėl jis tiesiog susijęs su paketų perkėlimu į atitinkamą paskirties vietą, o ne tai, kokie paketai siunčiami, arba juose esantys duomenys.
Apimantis medis tapo toks visur paplitęs, kad jo naudojimas yra apibrėžtasIEEE 802.1D tinklo standartas. Kaip apibrėžta standarte, tarp bet kurio dviejų galinių taškų ar stočių gali egzistuoti tik vienas aktyvus kelias, kad jie galėtų tinkamai veikti.
„Tapning Tree“ yra skirtas pašalinti galimybę, kad duomenys, perduodami tarp tinklo segmentų, įstrigs kilpoje. Apskritai, kilpos supainioja persiuntimo algoritmą, įdiegtą tinklo įrenginiuose, todėl tai yra taip, kad įrenginys nebežino, kur siųsti paketus. Tai gali sukelti rėmų dubliavimą arba pakartotinių paketų persiuntimą į kelias vietas. Pranešimai gali būti pakartoti. Ryšiai gali sugrįžti į siuntėją. Tai netgi gali užklupti tinklą, jei prasidės per daug kilpų, valgydami pralaidumą be jokio pastebimo pelno, tuo pačiu blokuojant kitą ne krosnies srautą.
Apimantis medžio protokolasSustabdo kilpas formuotiUždarę visus galimą kelią, išskyrus vieną, kiekvieno duomenų paketo kelią, išskyrus vieną. Įjunkite tinklo naudojimą, apimantį medį, kad apibrėžtumėte šaknies kelius ir tiltus, kuriuose duomenys gali važiuoti, ir funkciškai uždaryti dublikatų kelius, todėl jie tampa neaktyvūs ir nenaudojami, kol yra pagrindinis kelias.
Rezultatas yra tas, kad tinklo ryšių srautas sklandžiai, neatsižvelgiant į tai, koks sudėtingas ar didelis tinklas tampa. Tam tikra prasme „Tapning Tree“ sukuria pavienius kelius per tinklą, skirtą duomenims keliauti naudojant programinę įrangą panašiai, kaip tinklo inžinieriai naudojo aparatinę įrangą senuose kilpų tinkluose.
Papildomi medžio privalumai
Pagrindinė priežastis, dėl kurios apima medį, naudojama pašalinti galimybę nukreipti kilpas tinkle. Tačiau yra ir kitų pranašumų.
Kadangi „Spanning Tree“ nuolat ieško ir apibrėžia, kuriuos tinklo kelius galima naudoti duomenų paketui, per kurį galima važiuoti, jis gali aptikti, ar vienas iš tų pirminių kelių sėdinčio mazgas buvo išjungtas. Tai gali nutikti dėl įvairių priežasčių, pradedant nuo aparatūros nesugebėjimo iki naujos tinklo konfigūracijos. Tai netgi gali būti laikina situacija, pagrįsta pralaidumu ar kitais veiksniais.
Kai apimantis medis nustato, kad pagrindinis kelias nebėra aktyvus, jis gali greitai atverti kitą kelią, kuris anksčiau buvo uždarytas. Tada jis gali siųsti duomenis aplink gedimų vietą, galiausiai nurodydamas apvažiavimą kaip naują pirminį kelią arba siųsti paketus atgal į pradinį tiltą, jei jis vėl taps prieinamas.
Nors originalus medis buvo gana greitas, prireikus užmezgant šias naujas ryšius, 2001 m. IEEE pristatė greitą aprėpties medžio protokolą (RSTP). Taip pat vadinama 802.1W protokolo versija, RSTP buvo sukurta taip, kad būtų žymiai greitesnis atkūrimas, reaguojant į tinklo pakeitimus, laikinus nutraukimus ar tiesioginį komponentų gedimą.
Ir nors RSTP pristatė naują kelio konvergencijos elgseną ir tilto uosto vaidmenis, kad pagreitintų procesą, jis taip pat buvo sukurtas taip, kad būtų visiškai suderinamas su originaliu apimančiu medžiu. Taigi įrenginiai, turintys abi protokolo versijas, gali veikti kartu tame pačiame tinkle.
Aprėpiančio medžio trūkumai
Nors per daugelį metų po jo įžangos aprėpties tapo visur paplitęs, yra tokių, kurie tvirtina, kad tai yraatėjo laikas. Didžiausias medžio dengimo kaltė yra tai, kad jis uždaro potencialias kilpas tinkle, išjungdama galimus kelius, kuriuose duomenys galėtų keliauti. Bet kuriame tinkle, naudojant apimantį medį, maždaug 40% galimų tinklo kelių yra uždaryti į duomenis.
Ypač sudėtingoje tinklo aplinkoje, tokiose, kaip duomenų centruose randama, labai svarbu, kad būtų galima greitai išplėsti mastą, kad patenkintų paklausą. Be apribojimų, susijusių su aprėpimo medžiu, duomenų centrai galėtų atverti daug daugiau pralaidumo, nereikalaujant papildomos tinklo aparatinės įrangos. Tai savotiška ironiška situacija, nes buvo sukurtas sudėtingas tinklų aplinka, kodėl buvo sukurtas medis. Ir dabar protokolo apsauga nuo kilpos tam tikra prasme yra išlaikanti tą aplinką nuo viso savo potencialo.
Patobulinta protokolo, vadinamo daugialypiu požiūriu apimančiu medžiu (MSTP), versija buvo sukurta tam, kad būtų galima naudoti virtualius LAN ir įgalinti daugiau tinklo kelių tuo pačiu metu, tuo pačiu metu neleidžiant formuoti kilpų. Bet net ir naudojant MSTP, bet kuriame tinkle, kuriame naudojamas protokolas, lieka nemažai galimų duomenų kelių.
Per daugelį metų buvo daug nestandartizuotų, savarankiškų bandymų pagerinti pralaidumo apribojimus, apimančius medį. Nors kai kurių iš jų dizaineriai reikalavo sėkmės savo pastangose, dauguma jų nėra visiškai suderinami su pagrindiniu protokolu, tai reiškia jungikliai, einantys standartiniu apimančiu medžiu. Daugeliu atvejų išlaidos, susijusios su daugybiniu skonio, apimančio medžio skonį, išlaidos nėra vertos pastangų.
Ar ateityje tęsis medis?
Be pralaidumo apribojimų dėl apimančių medžių uždarymo tinklo kelių, nėra daug minčių ar pastangų pakeisti protokolą. Nors IEEE retkarčiais išleidžia atnaujinimus, kad pabandytų padaryti jį efektyvesnį, jie visada yra suderinami su esamomis protokolo versijomis.
Tam tikra prasme medis laikosi taisyklės: „Jei jis nėra sulaužytas, neištaisykite“. Daugumos tinklų fone sklinda medis, kad būtų išvengta srauto, užkirsti kelią susidūrimui sukeliančioms kilpoms formuoti, ir nukreipti srautą aplink gedimų vietas Dienos operacijos. Tuo tarpu pagrindinėje programoje administratoriai į savo tinklus gali pridėti naujų įrenginių, per daug negalvodami, ar jie galės bendrauti su likusiu tinklu ar išoriniu pasauliu.
Dėl viso to tikėtina, kad medis išliks naudojamas daugelį metų. Retkarčiais gali būti keletas nedidelių atnaujinimų, tačiau pagrindinis medžio protokolas ir visos kritinės funkcijos, kurias jis atlieka, tikriausiai yra čia, kad liktų.
Pašto laikas: 2012 m. Lapkričio-07 d
