Protokół STP (Spanning Tree Protocol)
STP jest protokołem służącym do zarządzania łączami sieci Ethernet.
Jego specyfikacja zawarta została w [0]. Warunkiem prawidłowego funkcjonowanie sieci jest istnienie tylko jednej ścieżki pomiędzy dwoma stacjami. Protokół ten rozwiązuje problem pętli oraz przesyłania wiadomości rozgłoszeniowych w sieciach z nadmiarową liczbą połączeń pomiędzy urządzeniami (mostami, przełącznikami). Standard STP można uznać
za pierwsza metodę zabezpieczenia przed uszkodzeniami sieci Ethernet. Przez wiele lat był
w tym celu implementowany w urządzeniach drugiej warstwy.
Algorytm STP ustawia każdy z portów przełączników w sieci w stan aktywny
lub w stan blokady. Ramki mogą być przesyłane tylko portami aktywnymi. Porty aktywne tworzą drzewo zawierające wszystkie urządzenia w sieci, przy czym do każdego
z nich istnieje tylko jedna droga. Jeżeli któryś z dotychczasowo działających portów stał się nieosiągalny, algorytm STP zmienia topologię wyliczonego drzewa i ponownie ustala połączenia wykorzystując porty do tej pory zablokowane.
Domyślnie wszystkie porty ustalane są jako aktywne. Następnie przełączniki wymieniają się danymi przesyłając między sobą ramki typu BPDU (Bridge Protocol Data Units). Na ich podstawie określane jest tzw. urządzenie początkowe, które charakteryzuje się tym, że wszystkie jego porty pozostają aktywne. Początkowo wszystkie urządzenia twierdzą, że są tym wybranym, dopóki nie zostanie określone najlepsze z nich.
W następnej kolejności pozostałe urządzenia określają, który z ich portów
ma najmniejszy tzw. koszt ścieżki do urządzenia początkowego i pozostawia ten port w stanie aktywnym (Rys. 7.29) Stwierdza to na podstawie ramek BPDU rozsyłanych przez urządzenie początkowe.
Rys. 7.29 Port o najmniejszym koszcie w stosunku do przełącznika podstawowego
Dodatkowo, dla każdego segmentu sieci wyznaczane jest urządzenie, którego koszt ścieżki do urządzenia początkowego jest najmniejszy. Port, na którym tak się dzieje ustalany jest jako aktywny (Rys. 7.30). W tym momencie wszystkie pozostałe porty są blokowane.
Rys. 7.30 Port o najniższym koszcie dla danego segmentu
Dalsza praca STP opiera się na ramkach BPDU rozsyłanych przez urządzenie początkowe co określony czas. Inne urządzenia oczekują ich w określonym czasie i jeżeli
je otrzymają nic się nie zmienia. W przypadku braku otrzymania rozpoczyna się proces zmiany topologii drzewa.
Różnicą w porównaniu z początkowym procesem jest wprowadzenie dwóch stanów pośrednich na porcie, którego status dane urządzenie chce zmienić na aktywny. Są to stany nasłuchiwania oraz uczenia. Długości trwania tych stanów określona jest w ramkach BPDU. Opóźnienie to służy zapobieganiu powstawania chwilowych pętli w sieci [0].
W czasach, w których STP został stworzony spełniał swoje zadania. Szybkość wznawiania pracy przy wykorzystaniu tego protokołu waha się w zakresie od 30 do 60 s. Wartości te wydawały się zadawalające w sytuacji, gdy sieci były znacznie wolniejsze
a ich wykorzystanie tylko ułamkiem obecnego.
W tym momencie jednak są to czasy nie do zaakceptowania. W połączeniu
z problemem ograniczonej skalowalności oraz niewydajnego wykorzystania łącza
przy konfiguracji pierścienia powoduje to, że protokół ten nie może być z powodzeniem wykorzystany w gigabitowych sieciach miejskich.
W związku z potrzebą przyspieszenia działania protokołu STP i braku innego zestandaryzowanego rozwiązania, powstały różne rozwiązania firmowe. Np. w przypadku CISCO były to BackboneFast, UplinkFast, oraz PortFast [0]. Te i inne rozwiązania zostały zawarte w protokole RSTP.
komentarze
Copyright © 2008-2010 EPrace oraz autorzy prac.