STP – Обяснение на протокола Spanning Tree

Какво е STP?

STP е протокол за управление на връзки, предназначен да поддържа излишни връзки, който спира превключвателните цикли в STP мрежата. Това е протокол от ниво 2, който работи на мостове и комутатори, който трябва да бъде активиран на интерфейсите на комутатора. IEEE стандартизира STP протоколи като IEE 802.1D. Пълната форма на STP е Spanning Tree Protocol.

Защо се нуждаем от STP?

Ето някои ситуации, когато протоколът Spanning Tree е важен:

  • Надеждността (устойчивостта на грешки) на мрежата се увеличава експоненциално чрез въвеждане на резервиране.
  • Превключвателите наводняват трафика от всички портове, когато трафикът трябва да бъде изпратен до дестинация, която все още не е известна.
  • Broadcast и multicast трафикът се препраща към всеки порт, с изключение на порта, на който е пристигнал трафикът.
  • Протоколът Spanning-Tree се използва за създаване на логическа топология без цикли от физическа топология, която има цикли.

Как работи STP? Пример

Spanning trees използват алгоритъм за търсене на излишните връзки в LAN и изберете най-добрите пътища. Използва се главно за поставяне на всички връзки в препращане или блокиране.

След този процес всички връзки без излишна връзка вероятно ще бъдат в състояние на пренасочване. Излишните връзки, които не са толкова добри, колкото избраните, биха блокирали. Spanning Tree никога не използва множество връзки към една и съща дестинация. Няма функция за споделяне на натоварването с Spanning Tree.

Видове STP

Ето различни типове протоколи Spanning Tree:

Standard Descriptйон съкращението
IEEE 802. 1D. Превенция на цикъла
Автоматично преконфигуриране на дървото в случай на промени
Бавна конвергенция (до 50 bps)
STP
IEEE 802. 1w Rapid Spanning Tree Protocol

  • Подобрен STP с по-бърза конвергенция
  • Обратно съвместим със STP
RSTP
IEEE 802. 1Q Виртуална LAN
Дефиниране на 1 общо обхващащо дърво за всички VLAN
CST
Cisco
Собственически
За VLAN Spanning Tree

  • 1STP екземпляр на VLAN
  • PVST + е подобрен вариант на PVST
PVRST+ илиR-PVST+
Cisco
Собственически
На VLAN Rapid Spanning Tree PVRST+ илиR-PVST+
IEEE 802.1s Протокол за множествено Spanning Tree
Множество екземпляри на VLAN, нанесени на 1 STP.
MSTP или Ml STP

Критерии за Spanning Tree

Трите критерия за цикъл Spanning Tree, който помага да се реши дали интерфейсът е в състояние на пренасочване, са:

  • Всички интерфейси на основния мост трябва да бъдат поставени в състояние на пренасочване.
  • За други мостове, които не са основен мост, портът, който е най-близо до основния мост, се поставя в състояние на пренасочване.
  • Мостът с най-ниско администраторско разстояние до основния мост е известен като обозначения мост.

Етап на STP протокол

Четирите етапа на състоянията на Spanning-Tree Port са:

Етапи на STP
Етапи на STP

Блокиращо състояние

Състоянието на блока е неопределен порт и никога не участва в препращането на кадри. Времето му е 20 секунди или неограничено. Интерфейсът винаги влиза в състояние на блокиране, когато активирате STP.

Състояние на слушане

Състоянието на слушане е първото състояние. Това е интерфейс, който се въвежда след състоянието на блокиране. Интерфейсът ви помага да определите че интерфейсът, който трябва да участва в препращането на кадри.

Състоянието на слушане изпълнява следните функции:

  • Отхвърля кадрите, получени на порта
  • Не научава адреси
  • Получава BPDU

Състояние на обучение

Състоянието на обучение помага да се подготвите за участие в препращането на кадри. Интерфейсът ни позволява да влезем в състояние на обучение от панела за слушане.

Състоянието на обучение изпълнява следните функции:

  • Отхвърля кадрите, получени на порта
  • Получава BPDU
  • Научава адреси

Препращаща държава

Интерфейс в състояние на препращане формира препращащите рамки. Този интерфейс влиза в състояние на пренасочване от състояние на обучение, което изпълнява следните функции:

  • Получава и препраща кадри, получени на порта
  • Научава адреси
  • Получава BPDU

Държава с увреждания

Това състояние не участва в цикъла Spanning Tree, тъй като портът е деактивиран административно и неговото време също е неограничено.

Дезактивиран интерфейс изпълнява следните функции:

  • Отхвърля кадрите, получени на порта
  • Не научава адреси
  • Не получава BPDU

Важни термини, използвани в Spanning Tree Protocol

Ето някои използвани важни термини

Мост

Мостът е важен компонент на VTP, който свързва два или повече LAN сегмента.

Коренен мост (RB)

Това е мостът, който предлага точка за свързване на всички сегменти. Всички мостове в LAN имат път към корена. STP ви позволява да изберете главния мост автоматично. Въпреки това, ако администраторът на STP мрежата иска, той или тя може да промени RB според мрежата.

Некоренов мост (NRB)

Обеден коренен мост е всеки мост, който не е основният мост.

Основен порт (RP)

Основният порт е порт, който води към основния мост.

Определен порт (DP):

Всеки LAN сегмент има 1 определен порт. Всеки мост също получава кадрите от DP и ги препраща през своя RP към основния мост.

ID на порта:

Идентификационният номер на порта ви помага да решите основния порт. Състои се от конфигурируема 1-байтова приоритетна стойност и уникален номер на порт на всеки мост.

Цена на пътя (PC):

Path Cost, който също е известен като PC, помага да се определи най-добрата топология по отношение на скоростта на препращане. STP използва концепцията за Path Cost.

Определени пристанища

Определеният порт е деактивиран порт и е блокиран от мрежов администратор. Този порт не може да изпрати пакет към друг комутатор. Също така не е попълнен MAC адрес в MAC таблицата.

Неопределени пристанища

Неопределен порт е порт на комутатор, който е блокиран. Известен е също като блокиран порт или понякога алтернативен порт. Не може да препраща пакети към следващия комутатор. Също така не попълва Мак адрес в MAC таблицата.

RSTP:

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) е мрежов протокол, който осигурява топология без цикли за Ethernet мрежи.

Bridge Protocol Data Units (BPDU)

Протоколът Spanning Tree изисква STP мрежово устройство за обмен на съобщения, за да помогне от логическа топология без цикли. Тези съобщения се наричат ​​BPDUS (Bridge Protocol Data Units). Всяко мрежово устройство изпраща BPDU, което помага за обмен на информация за топологията.

BPDUS помага на комутаторите да правят следното:

  • Изберете един ключ, който ще действа като корен на обхващащото дърво
  • BPDUS също така помага да се изчисли най-краткият път от себе си до основния превключвател, който е обозначен като един от превключвателите като най-близък до този до основния за всеки LAN сегмент.
  • Изберете един от неговите портове като основен порт (ако не е превключвател)
  • Вземете порта, който е част от алгоритъма за обхващащо дърво, наречен обозначени портове.
  • Блокира неопределените портове.

Конфигурация BPDU

Това е уникален идентификатор на мост на основното устройство в мрежовата топология. Той действа като bridge ID на предавателния мост, идентификатор на предаващия порт.

Известие за промяна на топологията (TCN) BPDU

Едно мрежово устройство е избрано като основен мост. Най-краткото разстояние до основния мост трябва да се изчисли за всяко мрежово устройство въз основа на цената на пътя.

Избира се определен мост за всеки LAN сегмент. Това е и мрежовото устройство, което е най-близо до основния мост, така че трябва да бъде препратено към основния. Това е портът, който осигурява най-добрия път от моста до всеки основен мост.

Разлики между STP и RSTP

STP RSTP
В STP мостът изпраща BPDU само когато се прегледа на техния RP (основен протокол) от RB (основния мост). RSTP позволява на превключвателя да изпраща BPDU при всяко време за здравей.
STP включва два типа портове: основен порт и определен порт RSTP методът включва допълнителен порт, алтернативен порт и резервни портове.

Oбобщение

STP протоколът се дефинира като протокол за управление на връзки, предназначен да поддържа излишни връзки, който спира превключвателните цикли в STP мрежата.

Област Descriptйон Обработвайте BPDU Научете MAC
ви Инициализация на порт. НЕ НЕ
Забранен Административна държава, която не участва в стандартните STP операции. НЕ Не
Спиране Портът не препраща Ethernet рамки. Да (получаване и обработка само на BPDUS) Не
Слушане Изчисляването на топология без цикъл се извършва в това STP състояние. Пристанището получава своята роля. Да (изпращане и получаване на BPDUS) НЕ
Обучение Това е допълнително състояние за забавяне на препращането на Ethernet рамки, което ви помага да избегнете наводняване на мрежата. Да Да (популярна таблица с MAC адреси)
Пренасочване Нормална работа на препращане на Ethernet рамки. Да Да