Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Spanning Tree Protocol (STP) (протокол кістякового дерева) — мережевий протокол, що працює на другому рівні моделі OSI. Заснований на однойменному алгоритмі, розробником якого є «Мама Інтернету» — Радья Перлман.
Основним завданням STP є приведення мережі Ethernet з множинними зв'язками до деревоподібної топології (кістякове дерево), що виключає передачу пакетів по колу. Відбувається це шляхом автоматичного блокування надлишкових в цей час зв'язків для повної зв'язності портів. Протокол описаний в стандарті IEEE .
Принцип дії
- У мережі вибирається один кореневий міст (англ. Root Bridge).
- Далі кожен, відмінний від кореневого, міст прораховує найкоротший шлях до кореневого порту. Відповідний порт називається кореневим портом (англ. Root Port). У будь-якого не кореневого комутатора може бути тільки один кореневий порт.
- Після цього для кожного сегмента мережі прораховується найкоротший шлях до кореневого порту. Міст, через який проходить цей шлях, стає призначеним для цієї мережі (англ. Designated Bridge). Безпосередньо підключений до мережі порт моста — призначеним портом.
- Далі на всіх мостах блокуються всі порти, які не є кореневими та призначеними. У підсумку виходить деревоподібна структура (математичний граф) з вершиною у вигляді кореневого комутатора.
Основні поняття
- Pathcost- вартість лінка в STP;
- Bpduguard- BPDU-фільтр;
- Rootguard- root-фільтр;
- Bridge ID= Bridge priority + MAC;
- Bridge priority= vlan xxx + 32 768 (default cost);
- Cost- «вартість портів». За замовчуванням дорівнює 32 768 (2 в 15 степені);
- Hello BPDU= root ID + bridge ID + cost;
- Root port(кореневий порт) — це порт, який має найкоротшу відстань до будь-якого порту кореневого комутатора.
- Designated port(призначений порт) — це порт, який має найкоротшу відстань від призначеного комутатора до кореневого комутатора.
Швидкість передачі та вартість шляху
| Швидкість передачі | Вартість (802.1D-1998) | Вартість (802.1t-2001) |
|---|---|---|
| 4 Mbit/s | 250 | 5000000 |
| 10 Mbit/s | 100 | 2000000 |
| 16 Mbit/s | 62 | 1250000 |
| 100 Mbit/s | 19 | 200000 |
| 1 Gbit/s | 4 | 20000 |
| 2 Gbit/s | 3 | 10000 |
| 10 Gbit/s | 2 | 2000 |
Важливі правила
- Кореневим (root-овим) комутатором призначається комутатор з найнижчим BID (Bridge ID)
- Можливі випадки, коли пріоритет у двох і більше комутаторів буде однаковий, тоді вибір кореневого комутатора (root-а) буде відбувається на підставі MAC-адреси комутатора, де кореневим (root) комутатором стане комутатор з найменшою MAC-адресою.
- Комутатори, за замовчуванням, не вимірюють стан мережі, а мають заздалегідь прописані налаштування.
- Кожен порт має свою вартість (cost) з'єднання, встановлену або на заводі-виробнику (за замовчуванням), або вручну.
Алгоритм дії STP (Spanning Tree Protocol)
- Після включення комутаторів в мережу, за замовчуванням кожен (!) Комутатор вважає себе кореневим (root).
- Потім комутатор починає посилати по всіх портах конфігураційні Hello BPDU пакети раз на 2 секунди.
- Виходячи з даних Hello BPDU пакетів, той чи інший комутатор набуває статусу root, тобто кореня.
- Після цього всі порти крім root port і designated port блокуються.
- Відбувається посилка Hello-пакетів раз на 2 секунди, з метою перешкоджання появи петель в мережі.
Порти
- Root Port
- Designated Port
- Non-designated Port
- Disabled Port
Еволюція і розширення
Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
Rapid STP (RSTP) характеризується значними вдосконаленнями STP, серед яких зменшення часу збіжності і вища стійкість. Описаний в стандарті IEEE 802.1w (згодом включено до 802.1D-2004).
Per-VLAN Spanning Tree Protocol (PVSTP)
Per-VLAN STP (PVSTP) відповідно до назви розширює функціонал STP для використання VLAN. У рамках даного протоколу в кожному VLAN працює окремий екземпляр STP. Є пропрієтарним розширенням Cisco, згодом став з незначними обмеженнями підтримуватися іншими виробниками ([en], ). Споконвічно протокол PVST працював тільки через -транки, потім було розроблено розширення PVST +, яке дозволяло працювати через набагато поширеніші 802.1Q-транки. Існують реалізації, об'єднуючі властивості PVST + і RSTP, оскільки ці розширення зачіпають незалежні частини протоколу, в результаті виходить (в термінології Cisco) rapid-pvst.
PVST не сумісно з MSTP і при одночасній роботі пристроїв Cisco з цими протоколами викликає проблеми в мережі, зокрема, відключення downlink'ового порту root'ового MSTP-пристрою.
Для блокування PVST на більшості мережевих пристроях інших виробників доводиться створювати MAC фільтр, оскільки в їх BPDU фільтрах пакети PVST невідомі і можуть проходити через ці пристрої навіть при відключених STP.
Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
Multiple STP (MSTP) є найсучаснішою стандартною реалізацією STP, що враховує всі переваги і недоліки попередніх рішень. Описана в стандарті IEEE 802.1s (згодом включено до 802.1Q-2003). На відміну від PVST +, в якому число примірників сполучного дерева (spanning tree) дорівнює кількості віртуальних мереж, MSTP передбачає конфігурування необхідної кількості примірників незалежно від числа віртуальних мереж (VLAN) на комутаторі. В один примірник MST можуть входити декілька віртуальних мереж. Проте, всі комутатори, які беруть участь у MST, повинні мати однаково сконфігуровані групи VLAN (MST instances), що обмежує гнучкість при зміні конфігурації мережі.
Shortest Path Bridging
Shortest Path Bridging (SPB)або IEEE 802.1aq долає обмеження блокування.
Історія
Радья Перлман що винайшла цей алгоритм, також написала короткий вірш що пояснює принципи його роботи:
I think that I shall never see
A graph more lovely than a tree.
A tree whose crucial property
Is loop-free connectivity.
A tree that must be sure to span
So packets can reach every LAN.
First, the root must be selected.
By ID, it is elected.
Least-cost paths from root are traced.
In the tree, these paths are placed.
A mesh is made by folks like me, Then bridges find a spanning tree.
Примітки
- An Algorithm for Distributed Computation of a Spanning Tree in an Extended LAN [ 19 квітня 2015 у Wayback Machine.] Radia Perlman, 1985
Посилання
- IEEE Std 802.1D™- 2004 [ 31 жовтня 2017 у Wayback Machine.] (англ.)
- IEEE Std 802.1Q™- 2005 [ 6 липня 2010 у Wayback Machine.] (англ.)
- Understanding Spanning-Tree Protocol [ 18 грудня 2008 у Wayback Machine.] (англ.)
- (англ.)
- Differences between PVST and PVST+ [ 16 вересня 2011 у Wayback Machine.] (англ.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Spanning Tree Protocol STP protokol kistyakovogo dereva merezhevij protokol sho pracyuye na drugomu rivni modeli OSI Zasnovanij na odnojmennomu algoritmi rozrobnikom yakogo ye Mama Internetu Radya Perlman Osnovnim zavdannyam STP ye privedennya merezhi Ethernet z mnozhinnimi zv yazkami do derevopodibnoyi topologiyi kistyakove derevo sho viklyuchaye peredachu paketiv po kolu Vidbuvayetsya ce shlyahom avtomatichnogo blokuvannya nadlishkovih v cej chas zv yazkiv dlya povnoyi zv yaznosti portiv Protokol opisanij v standarti IEEE Princip diyiU merezhi vibirayetsya odin korenevij mist angl Root Bridge Dali kozhen vidminnij vid korenevogo mist prorahovuye najkorotshij shlyah do korenevogo portu Vidpovidnij port nazivayetsya korenevim portom angl Root Port U bud yakogo ne korenevogo komutatora mozhe buti tilki odin korenevij port Pislya cogo dlya kozhnogo segmenta merezhi prorahovuyetsya najkorotshij shlyah do korenevogo portu Mist cherez yakij prohodit cej shlyah staye priznachenim dlya ciyeyi merezhi angl Designated Bridge Bezposeredno pidklyuchenij do merezhi port mosta priznachenim portom Dali na vsih mostah blokuyutsya vsi porti yaki ne ye korenevimi ta priznachenimi U pidsumku vihodit derevopodibna struktura matematichnij graf z vershinoyu u viglyadi korenevogo komutatora Osnovni ponyattyaPathcost vartist linka v STP Bpduguard BPDU filtr Rootguard root filtr Bridge ID Bridge priority MAC Bridge priority vlan xxx 32 768 default cost Cost vartist portiv Za zamovchuvannyam dorivnyuye 32 768 2 v 15 stepeni Hello BPDU root ID bridge ID cost Root port korenevij port ce port yakij maye najkorotshu vidstan do bud yakogo portu korenevogo komutatora Designated port priznachenij port ce port yakij maye najkorotshu vidstan vid priznachenogo komutatora do korenevogo komutatora Shvidkist peredachi ta vartist shlyahu Tablicya znizu pokazuye vartist interfejsu v zalezhnosti vid shvidkosti peredachi Shvidkist peredachi Vartist 802 1D 1998 Vartist 802 1t 2001 4 Mbit s 250 500000010 Mbit s 100 200000016 Mbit s 62 1250000100 Mbit s 19 2000001 Gbit s 4 200002 Gbit s 3 1000010 Gbit s 2 2000Vazhlivi pravilaKorenevim root ovim komutatorom priznachayetsya komutator z najnizhchim BID Bridge ID Mozhlivi vipadki koli prioritet u dvoh i bilshe komutatoriv bude odnakovij todi vibir korenevogo komutatora root a bude vidbuvayetsya na pidstavi MAC adresi komutatora de korenevim root komutatorom stane komutator z najmenshoyu MAC adresoyu Komutatori za zamovchuvannyam ne vimiryuyut stan merezhi a mayut zazdalegid propisani nalashtuvannya Kozhen port maye svoyu vartist cost z yednannya vstanovlenu abo na zavodi virobniku za zamovchuvannyam abo vruchnu Algoritm diyi STP Spanning Tree Protocol Pislya vklyuchennya komutatoriv v merezhu za zamovchuvannyam kozhen Komutator vvazhaye sebe korenevim root Potim komutator pochinaye posilati po vsih portah konfiguracijni Hello BPDU paketi raz na 2 sekundi Vihodyachi z danih Hello BPDU paketiv toj chi inshij komutator nabuvaye statusu root tobto korenya Pislya cogo vsi porti krim root port i designated port blokuyutsya Vidbuvayetsya posilka Hello paketiv raz na 2 sekundi z metoyu pereshkodzhannya poyavi petel v merezhi PortiRoot Port Designated Port Non designated Port Disabled PortEvolyuciya i rozshirennyaRapid Spanning Tree Protocol RSTP Dokladnishe Rapid STP RSTP harakterizuyetsya znachnimi vdoskonalennyami STP sered yakih zmenshennya chasu zbizhnosti i visha stijkist Opisanij v standarti IEEE 802 1w zgodom vklyucheno do 802 1D 2004 Per VLAN Spanning Tree Protocol PVSTP Per VLAN STP PVSTP vidpovidno do nazvi rozshiryuye funkcional STP dlya vikoristannya VLAN U ramkah danogo protokolu v kozhnomu VLAN pracyuye okremij ekzemplyar STP Ye propriyetarnim rozshirennyam Cisco zgodom stav z neznachnimi obmezhennyami pidtrimuvatisya inshimi virobnikami en Spokonvichno protokol PVST pracyuvav tilki cherez tranki potim bulo rozrobleno rozshirennya PVST yake dozvolyalo pracyuvati cherez nabagato poshirenishi 802 1Q tranki Isnuyut realizaciyi ob yednuyuchi vlastivosti PVST i RSTP oskilki ci rozshirennya zachipayut nezalezhni chastini protokolu v rezultati vihodit v terminologiyi Cisco rapid pvst PVST ne sumisno z MSTP i pri odnochasnij roboti pristroyiv Cisco z cimi protokolami viklikaye problemi v merezhi zokrema vidklyuchennya downlink ovogo portu root ovogo MSTP pristroyu Dlya blokuvannya PVST na bilshosti merezhevih pristroyah inshih virobnikiv dovoditsya stvoryuvati MAC filtr oskilki v yih BPDU filtrah paketi PVST nevidomi i mozhut prohoditi cherez ci pristroyi navit pri vidklyuchenih STP Multiple Spanning Tree Protocol MSTP Multiple STP MSTP ye najsuchasnishoyu standartnoyu realizaciyeyu STP sho vrahovuye vsi perevagi i nedoliki poperednih rishen Opisana v standarti IEEE 802 1s zgodom vklyucheno do 802 1Q 2003 Na vidminu vid PVST v yakomu chislo primirnikiv spoluchnogo dereva spanning tree dorivnyuye kilkosti virtualnih merezh MSTP peredbachaye konfiguruvannya neobhidnoyi kilkosti primirnikiv nezalezhno vid chisla virtualnih merezh VLAN na komutatori V odin primirnik MST mozhut vhoditi dekilka virtualnih merezh Prote vsi komutatori yaki berut uchast u MST povinni mati odnakovo skonfigurovani grupi VLAN MST instances sho obmezhuye gnuchkist pri zmini konfiguraciyi merezhi Shortest Path Bridging Shortest Path Bridging SPB abo IEEE 802 1aq dolaye obmezhennya blokuvannya IstoriyaRadya Perlman sho vinajshla cej algoritm takozh napisala korotkij virsh sho poyasnyuye principi jogo roboti I think that I shall never see A graph more lovely than a tree A tree whose crucial property Is loop free connectivity A tree that must be sure to span So packets can reach every LAN First the root must be selected By ID it is elected Least cost paths from root are traced In the tree these paths are placed A mesh is made by folks like me Then bridges find a spanning tree PrimitkiAn Algorithm for Distributed Computation of a Spanning Tree in an Extended LAN 19 kvitnya 2015 u Wayback Machine Radia Perlman 1985PosilannyaIEEE Std 802 1D 2004 31 zhovtnya 2017 u Wayback Machine angl IEEE Std 802 1Q 2005 6 lipnya 2010 u Wayback Machine angl Understanding Spanning Tree Protocol 18 grudnya 2008 u Wayback Machine angl angl Differences between PVST and PVST 16 veresnya 2011 u Wayback Machine angl