„Spanning Tree“ protokolas, kartais tiesiog vadinamas „Spanning Tree“, yra šiuolaikinių eterneto tinklų „Waze“ arba „MapQuest“, nukreipiantis srautą efektyviausiu maršrutu, remiantis realiojo laiko sąlygomis.
Remiantis algoritmu, kurį sukūrė amerikiečių kompiuterių mokslininkė Radia Perlman, kai ji 1985 m. dirbo „Digital Equipment Corporation“ (DEC), pagrindinis „Spanning Tree“ tikslas yra užkirsti kelią perteklinėms nuorodoms ir ryšio kelių kilpoms sudėtingose tinklo konfigūracijose. Kaip antrinė funkcija, „Spanning Tree“ gali nukreipti paketus po problemines vietas, kad užtikrintų, jog ryšiai gali vykti per tinklus, kuriuose gali būti trikdžių.
Apimančio medžio topologija ir žiedo topologija
Kai devintajame dešimtmetyje organizacijos tik pradėjo prijungti savo kompiuterius į tinklą, viena iš populiariausių konfigūracijų buvo žiedinis tinklas. Pavyzdžiui, IBM pristatė savo patentuotą Token Ring technologiją 1985 m.
Žiedinio tinklo topologijoje kiekvienas mazgas jungiasi su kitais dviem mazgais, vienu, kuris yra priešais jį žiede, o kitą, kuris yra už jo. Signalai aplink žiedą sklinda tik viena kryptimi, o kiekvienas mazgas pakeliui perduoda visus žiede besisukančius paketus.
Nors paprasti skambučių tinklai puikiai veikia, kai yra tik keletas kompiuterių, skambučiai tampa neefektyvūs, kai į tinklą pridedami šimtai ar tūkstančiai įrenginių. Kompiuteriui gali tekti siųsti paketus per šimtus mazgų, kad tik dalintųsi informacija su viena kita sistema gretimoje patalpoje. Pralaidumas ir pralaidumas taip pat tampa problema, kai eismas gali tekėti tik viena kryptimi, be atsarginio plano, jei mazgas pakeliui sugenda arba per daug apkrautas.
Dešimtajame dešimtmetyje, kai Ethernet tapo greitesnis (1995 m. buvo pristatytas 100 Mbit/sek. Fast Ethernet) ir Ethernet tinklo kaina (tiltai, jungikliai, kabeliai) tapo žymiai pigesnė nei Token Ring, Spanning Tree laimėjo LAN topologijos karus ir Token Žiedas greitai išnyko.
Kaip veikia besitęsiantis medis
Spanning Tree yra duomenų paketų persiuntimo protokolas. Tai viena dalis eismo policininko ir viena dalis statybos inžinieriaus tinklo greitkelių, kuriais keliauja duomenys. Jis yra 2 sluoksnyje (duomenų nuorodos sluoksnis), todėl jis tiesiog susijęs su paketų perkėlimu į tinkamą paskirties vietą, o ne su kokiais paketais siunčiami, ar su juose esančiais duomenimis.
Spanning Tree tapo toks visur paplitęs, kad jo naudojimas yra apibrėžtasIEEE 802.1D tinklo standartas. Kaip apibrėžta standarte, tarp bet kurių dviejų galinių taškų ar stočių gali būti tik vienas aktyvus kelias, kad jie tinkamai veiktų.
„Spanning Tree“ sukurta siekiant pašalinti galimybę, kad duomenys, perduodami tarp tinklo segmentų, įstrigtų kilpoje. Apskritai kilpos painioja tinklo įrenginiuose įdiegtą persiuntimo algoritmą, todėl įrenginys nebežino, kur siųsti paketus. Tai gali sukelti kadrų dubliavimą arba pasikartojančių paketų persiuntimą į kelias paskirties vietas. Pranešimai gali pasikartoti. Ryšiai gali būti grąžinti siuntėjui. Jis netgi gali sugriauti tinklą, jei pradeda atsirasti per daug kilpų, sunaudodamas pralaidumą be jokio pastebimo pelno, tuo pačiu blokuodamas kito neciklinio srauto perdavimą.
„Spanning Tree“ protokolassustabdo kilpų susidarymąuždarant visus, išskyrus vieną galimą kelią kiekvienam duomenų paketui. Tinklo jungikliai naudoja „Spanning Tree“, kad nustatytų šakninius kelius ir tiltus, kuriais gali keliauti duomenys, ir funkciškai uždaro pasikartojančius kelius, todėl jie tampa neaktyvūs ir netinkami naudoti, kol yra pagrindinis kelias.
Rezultatas yra tai, kad tinklo ryšiai vyksta sklandžiai, nepaisant to, koks sudėtingas ar didžiulis tinklas tampa. Tam tikra prasme „Spanning Tree“ sukuria atskirus kelius per tinklą duomenims keliauti naudojant programinę įrangą taip pat, kaip tinklo inžinieriai darė naudodami aparatinę įrangą senuose kilpiniuose tinkluose.
Papildomi „Spanning Tree“ pranašumai
Pagrindinė priežastis, dėl kurios naudojamas „Spanning Tree“, yra pašalinti galimybę tinkle nukreipti kilpas. Tačiau yra ir kitų privalumų.
Kadangi „Spanning Tree“ nuolat ieško ir apibrėžia, kuriais tinklo keliais gali keliauti duomenų paketai, jis gali nustatyti, ar mazgas, esantis viename iš tų pirminių kelių, buvo išjungtas. Taip gali nutikti dėl įvairių priežasčių – nuo aparatinės įrangos gedimo iki naujos tinklo konfigūracijos. Tai netgi gali būti laikina situacija, pagrįsta pralaidumu ar kitais veiksniais.
Kai „Spanning Tree“ aptinka, kad pagrindinis kelias nebėra aktyvus, jis gali greitai atidaryti kitą kelią, kuris anksčiau buvo uždarytas. Tada jis gali siųsti duomenis aplink problemų tašką, galiausiai nurodydamas aplinkkelį kaip naują pagrindinį kelią arba siųsdamas paketus atgal į pradinį tiltą, jei jis vėl taptų prieinamas.
Nors pradinis „Spanning Tree“ gana greitai užmezgė tuos naujus ryšius pagal poreikį, 2001 m. IEEE pristatė „Rapid Spanning Tree Protocol“ (RSTP). Taip pat vadinamas 802.1w protokolo versija, RSTP buvo sukurtas siekiant užtikrinti žymiai greitesnį atkūrimą reaguojant į tinklo pokyčius, laikinus gedimus ar visišką komponentų gedimą.
Ir nors RSTP pristatė naujus kelių konvergencijos būdus ir tilto prievado vaidmenis, kad pagreitintų procesą, jis taip pat buvo sukurtas taip, kad būtų visiškai suderinamas su originaliu „Spanning Tree“. Taigi įrenginiai, turintys abi protokolo versijas, gali veikti kartu tame pačiame tinkle.
Išsiliejančio medžio trūkumai
Nors „Spanning Tree“ per daugelį metų po jo pristatymo tapo visur paplitęs, yra tų, kurie teigia, kad taiatėjo laikas. Didžiausias „Spanning Tree“ trūkumas yra tas, kad jis uždaro galimas tinklo kilpas, išjungdamas galimus kelius, kuriais galėtų keliauti duomenys. Bet kuriame tinkle, kuriame naudojamas „Spanning Tree“, maždaug 40 % galimų tinklo kelių yra uždaryti duomenims.
Itin sudėtingose tinklo aplinkose, tokiose kaip duomenų centruose, labai svarbu greitai padidinti mastelį, kad būtų patenkinta paklausa. Be „Spanning Tree“ nustatytų apribojimų duomenų centrai galėtų atverti daug daugiau pralaidumo nereikalaujant papildomos tinklo įrangos. Tai savotiška ironiška situacija, nes dėl sudėtingos tinklo aplinkos buvo sukurtas „Spanning Tree“. Ir dabar protokolo teikiama apsauga nuo kilpos tam tikra prasme sulaiko šias aplinkas nuo viso jų potencialo.
Patobulinta protokolo versija, vadinama kelių egzempliorių aprėpties medžiu (MSTP), buvo sukurta siekiant naudoti virtualius LAN ir tuo pačiu metu atidaryti daugiau tinklo kelių, tuo pačiu užkertant kelią kilpų susidarymui. Tačiau net ir naudojant MSTP, nemažai galimų duomenų kelių lieka uždaryti bet kuriame tinkle, kuriame naudojamas protokolas.
Bėgant metams buvo daug nestandartinių, nepriklausomų bandymų pagerinti „Spanning Tree“ pralaidumo apribojimus. Nors kai kurių iš jų dizaineriai teigia, kad jų pastangos pasisekė, dauguma jų nėra visiškai suderinami su pagrindiniu protokolu, o tai reiškia, kad organizacijos turi arba pritaikyti nestandartinius pakeitimus visuose savo įrenginiuose arba rasti būdą, kaip leisti jiems egzistuoti su jungikliai, veikiantys standartiniame Spanning Tree. Daugeliu atvejų daugelio „Spanning Tree“ skonių palaikymo ir palaikymo išlaidos nėra vertos pastangų.
Ar besitęsiantis medis tęsis ir ateityje?
Be pralaidumo apribojimų, atsirandančių dėl „Spanning Tree“ uždarymo tinklo keliuose, nereikia daug galvoti ir įdėti daug pastangų, kad būtų pakeistas protokolas. Nors IEEE retkarčiais išleidžia naujinimus, kad būtų patobulintas, jie visada yra suderinami su esamomis protokolo versijomis.
Tam tikra prasme „Spanning Tree“ vadovaujasi taisykle „Jei jis nesulūžo, netaisyk jo“. „Spanning Tree“ daugumos tinklų fone veikia nepriklausomai, kad srautas nenutrūktų, nesusidarytų gedimus sukeliančios kilpos ir nukreiptų srautą probleminėse vietose, kad galutiniai vartotojai net nežinotų, ar jų tinklas patiria laikinų trikdžių kasdieniniame tinkle. dienos operacijos. Tuo tarpu antrinėje sistemoje administratoriai gali pridėti naujų įrenginių prie savo tinklų per daug negalvodami, ar jie galės bendrauti su likusiu tinklo dalimi ar išoriniu pasauliu.
Dėl viso to tikėtina, kad „Spanning Tree“ bus naudojamas daugelį metų. Retkarčiais gali būti keletas nedidelių atnaujinimų, tačiau pagrindinis „Spanning Tree Protocol“ ir visos svarbios jo funkcijos tikriausiai pasiliks.
Paskelbimo laikas: 2023-11-07
