Пратакол Spanning Tree, які часам называюць Spanning Tree, - гэта Waze або MapQuest сучасных сетак Ethernet, якія накіроўваюць трафік па найбольш эфектыўным маршруце ў залежнасці ад умоў рэальнага часу.
Заснаваны на алгарытме, створаным амерыканскім інфарматыкам Радыяй Перлман, калі яна працавала ў Digital Equipment Corporation (DEC) у 1985 годзе, асноўнай мэтай Spanning Tree з'яўляецца прадухіленне лішніх спасылак і зацыклення шляхоў сувязі ў складаных канфігурацыях сеткі. У якасці дадатковай функцыі Spanning Tree можа накіроўваць пакеты вакол праблемных месцаў, каб гарантаваць, што сувязь можа праходзіць праз сеткі, у якіх могуць быць збоі.
Тапалогія Spanning Tree супраць тапалогіі кальца
Калі арганізацыі толькі пачыналі аб'ядноўваць свае кампутары ў сетку ў 1980-х гадах, адной з самых папулярных канфігурацый была кальцавая сетка. Напрыклад, IBM прадставіла сваю запатэнтаваную тэхналогію Token Ring у 1985 годзе.
У тапалогіі кальцавой сеткі кожны вузел злучаецца з двума іншымі вузламі: адзін знаходзіцца перад ім на кальцы, а другі - за ім. Сігналы падарожнічаюць па кальцы толькі ў адным кірунку, прычым кожны вузел на гэтым шляху перадае любыя і ўсе пакеты, якія круцяцца па кальцы.
У той час як простыя кальцавыя сеткі працуюць нармальна, калі ёсць толькі некалькі кампутараў, кальцы становяцца неэфектыўнымі, калі ў сетку дадаюцца сотні ці тысячы прылад. Кампутару можа спатрэбіцца адправіць пакеты праз сотні вузлоў, каб проста падзяліцца інфармацыяй з адной сістэмай у суседнім пакоі. Прапускная здольнасць і прапускная здольнасць таксама становяцца праблемай, калі трафік можа ісці толькі ў адным кірунку, без плана рэзервовага капіравання, калі вузел на гэтым шляху становіцца зламаным або занадта перагружаным.
У 90-я гады, калі Ethernet стаў больш хуткім (100 Мбіт/с. Fast Ethernet быў уведзены ў 1995 г.), а кошт сеткі Ethernet (масты, камутатары, кабелі) стаў значна танней, чым Token Ring, Spanning Tree выйграла вайны тапалогій ЛВС, а Token Пярсцёнак хутка знік.
Як працуе Spanning Tree
Spanning Tree - гэта пратакол перанакіравання пакетаў даных. Гэта адна частка даішнік і адна частка інжынер-будаўнік для сеткавых магістраляў, па якіх перамяшчаюцца дадзеныя. Ён знаходзіцца на ўзроўні 2 (узровень канала перадачы дадзеных), таму ён проста звязаны з перамяшчэннем пакетаў у адпаведны пункт прызначэння, а не з тым, якія пакеты адпраўляюцца і якія ў іх дадзеныя.
Spanning Tree стала настолькі паўсюдным, што яго выкарыстанне вызначана ўСеткавы стандарт IEEE 802.1D. Як вызначана ў стандарце, паміж любымі дзвюма канчатковымі кропкамі або станцыямі можа існаваць толькі адзін актыўны шлях, каб яны маглі нармальна функцыянаваць.
Spanning Tree прызначана для ліквідацыі магчымасці таго, што даныя, якія перадаюцца паміж сегментамі сеткі, затрымаюцца ў цыкле. Увогуле, цыклы блытаюць алгарытм пераадрасацыі, усталяваны ў сеткавых прыладах, у выніку чаго прылада больш не ведае, куды адпраўляць пакеты. Гэта можа прывесці да дубліравання кадраў або перанакіравання дублікатаў пакетаў у некалькі пунктаў прызначэння. Паведамленні могуць паўтарацца. Паведамленне можа вяртацца адпраўніку. Гэта можа нават прывесці да збою ў сетцы, калі пачне ўзнікаць занадта шмат цыклаў, з'ядаючы паласу прапускання без якіх-небудзь прыкметных прыростаў, адначасова блакуючы праходжанне іншага трафіку без цыкла.
Пратакол Spanning Treeспыняе адукацыю завесшляхам закрыцця ўсіх магчымых шляхоў, акрамя аднаго, для кожнага пакета даных. Камутатары ў сетцы выкарыстоўваюць Spanning Tree для вызначэння каранёвых шляхоў і мастоў, па якіх могуць перамяшчацца дадзеныя, і функцыянальна закрываюць дублікаты шляхоў, робячы іх неактыўнымі і непрыдатнымі для выкарыстання, пакуль даступны асноўны шлях.
У выніку сеткавыя сувязі працякаюць бесперашкодна, незалежна ад таго, наколькі складанай або шырокай становіцца сетка. У пэўным сэнсе Spanning Tree стварае адзіныя шляхі праз сетку для перамяшчэння даных з дапамогай праграмнага забеспячэння прыкладна такім жа чынам, што рабілі сеткавыя інжынеры з выкарыстаннем абсталявання ў старых сетках з цыклам.
Дадатковыя перавагі Spanning Tree
Асноўнай прычынай выкарыстання Spanning Tree з'яўляецца выключэнне магчымасці ўзнікнення цыклаў маршрутызацыі ў сетцы. Але ёсць і іншыя перавагі.
Паколькі Spanning Tree пастаянна шукае і вызначае, якія сеткавыя шляхі даступныя для перамяшчэння пакетаў даных, яно можа выявіць, калі вузел, размешчаны ўздоўж аднаго з гэтых асноўных шляхоў, быў адключаны. Гэта можа адбыцца па розных прычынах - ад апаратнага збою да новай канфігурацыі сеткі. Гэта можа быць нават часовая сітуацыя ў залежнасці ад прапускной здольнасці або іншых фактараў.
Калі Spanning Tree выяўляе, што асноўны шлях больш не актыўны, ён можа хутка адкрыць іншы шлях, які раней быў зачынены. Затым ён можа адпраўляць дадзеныя вакол праблемнай кропкі, у канчатковым выніку пазначаючы аб'езд у якасці новага асноўнага шляху або адпраўляючы пакеты назад на зыходны мост, калі ён зноў стане даступным.
У той час як арыгінальнае Spanning Tree было адносна хуткім у стварэнні гэтых новых злучэнняў па меры неабходнасці, у 2001 годзе IEEE прадставіла хуткі пратакол Spanning Tree (RSTP). Пратакол RSTP, які таксама называюць версіяй 802.1w, быў распрацаваны, каб забяспечыць значна больш хуткае аднаўленне ў адказ на змены ў сетцы, часовыя адключэнні або поўную адмову кампанентаў.
І хаця RSTP прадставіў новыя паводзіны канвергенцыі шляхоў і ролі партоў моста для паскарэння працэсу, ён таксама быў распрацаваны для поўнай зваротнай сумяшчальнасці з арыгінальным Spanning Tree. Такім чынам, прылады з абедзвюма версіямі пратакола могуць працаваць разам у адной сетцы.
Недахопы Spanning Tree
У той час як Spanning Tree стала паўсюдным на працягу многіх гадоў пасля яго з'яўлення, ёсць тыя, хто сцвярджае, што гэтапрыйшоў час. Самая вялікая памылка Spanning Tree заключаецца ў тым, што яно закрывае патэнцыйныя завесы ў сетцы, закрываючы патэнцыйныя шляхі, па якіх могуць перамяшчацца даныя. У любой сетцы з выкарыстаннем Spanning Tree каля 40% патэнцыйных сеткавых шляхоў зачыненыя для даных.
У надзвычай складаных сеткавых асяроддзях, напрыклад, у цэнтрах апрацоўкі дадзеных, магчымасць хуткага маштабавання для задавальнення попыту мае вырашальнае значэнне. Без абмежаванняў, накладзеных Spanning Tree, цэнтры апрацоўкі дадзеных маглі б адкрыць нашмат большую прапускную здольнасць без неабходнасці дадатковага сеткавага абсталявання. Гэта нейкая іранічная сітуацыя, таму што складаныя сеткавыя асяроддзя былі прычынай стварэння Spanning Tree. І цяпер абарона, якую забяспечвае пратакол ад зацыкленняў, у пэўным сэнсе стрымлівае гэтыя асяроддзя ад іх поўнага патэнцыялу.
Удасканаленая версія пратаколу пад назвай Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) была распрацавана для выкарыстання віртуальных лакальных сетак і магчымасці адкрыцця большай колькасці сеткавых шляхоў адначасова, прадухіляючы ўтварэнне завес. Але нават з MSTP даволі шмат патэнцыйных шляхоў перадачы дадзеных застаюцца закрытымі ў любой сетцы, дзе выкарыстоўваецца гэты пратакол.
На працягу многіх гадоў было шмат нестандартызаваных незалежных спробаў палепшыць абмежаванні прапускной здольнасці Spanning Tree. У той час як распрацоўшчыкі некаторых з іх заявілі аб поспеху ў сваіх намаганнях, большасць з іх не цалкам сумяшчальныя з асноўным пратаколам, што азначае, што арганізацыям трэба альбо ўжыць нестандартныя змены на ўсіх сваіх прыладах, альбо знайсці нейкі спосаб дазволіць ім існаваць з камутатары пад кіраваннем стандартнага Spanning Tree. У большасці выпадкаў выдаткі на абслугоўванне і падтрымку некалькіх варыянтаў Spanning Tree не вартыя намаганняў.
Ці працягнецца Spanning Tree у будучыні?
Акрамя абмежаванняў у прапускной здольнасці з-за таго, што Spanning Tree закрывае сеткавыя шляхі, замена пратаколу не патрабуе шмат думак і намаганняў. Хоць IEEE час ад часу выпускае абнаўленні, каб паспрабаваць зрабіць яго больш эфектыўным, яны заўсёды зваротна сумяшчальныя з існуючымі версіямі пратаколу.
У пэўным сэнсе Spanning Tree прытрымліваецца правіла «Калі яно не зламалася, не рамантуй». Spanning Tree працуе незалежна ў фонавым рэжыме большасці сетак, каб падтрымліваць паток трафіку, прадухіляць утварэнне цыклаў, якія выклікаюць збоі, і накіроўваць трафік вакол праблемных месцаў, каб канчатковыя карыстальнікі нават не даведаліся, калі іх сетка адчувае часовыя збоі ў паўсядзённай працы. дзённыя аперацыі. У той жа час на бэкэнде адміністратары могуць дадаваць новыя прылады ў свае сеткі, не задумваючыся над тым, ці змогуць яны мець зносіны з астатняй сеткай або знешнім светам.
З-за ўсяго гэтага, цалкам верагодна, што Spanning Tree будзе заставацца ў выкарыстанні на працягу многіх гадоў. Час ад часу могуць з'яўляцца невялікія абнаўленні, але асноўны пратакол Spanning Tree Protocol і ўсе важныя функцыі, якія ён выконвае, верагодна, застануцца.
Час публікацыі: 7 лістапада 2023 г
