STP – Spanning Tree Protocol Vysvětlení

Proč potřebujeme STP?

Zde je několik situací, kdy je protokol Spanning Tree důležitý:

• Spolehlivost (tolerance chyb) sítě se exponenciálně zvyšuje zavedením redundance.
• Přepínače zaplaví provoz ze všech portů, když je třeba provoz poslat do cíle, který ještě není znám.
• Broadcastový a multicastový provoz je přesměrován na každý port, kromě portu, na který provoz dorazil.
• Spanning-Tree Protocol se používá k vytvoření logické topologie bez smyček z fyzické topologie, která má smyčky.

Jak funguje STP? Příklad

Spanning stromy používají algoritmus k hledání nadbytečných odkazů v LAN a vybrat ty nejlepší cesty. Používá se hlavně k umístění všech odkazů do předávání nebo blokování.

Po tomto procesu budou pravděpodobně všechny odkazy bez redundantního odkazu ve stavu předávání. Nadbytečné odkazy, které nebyly tak dobré jako vybrané odkazy, by byly blokovány. Spanning Tree nikdy nepoužívá více odkazů na stejný cíl. Spanning Tree nemá žádnou funkci sdílení zátěže.

Typy STP

Zde jsou různé typy protokolů Spanning Tree:

Standard	Description	Zkratka
IEEE 802. 1D.	Prevence smyčky Automatická rekonfigurace stromu v případě jakýchkoli změn Pomalá konvergence (až 50 bps)	STP
IEEE 802. 1w	Protokol Rapid Spanning Tree Vylepšený STP s rychlejší konvergencí Zpětně kompatibilní s STP	RSTP
IEEE 802. 1Q	Virtuální LAN Definování 1 společného spanning tree pro všechny VLAN	CST
Cisco Proprietární	Podle VLAN Spanning Tree 1 instance STP na VLAN PVST + je vylepšená varianta PVST	PVRST+ nebo R-PVST+
Cisco Proprietární	Pro VLAN Rapid Spanning Tree	PVRST+ nebo R-PVST+
IEEE 802.1s	Vícenásobný Spanning Tree protokol Více instancí VLAN mapovaných na 1 STP.	MSTP nebo Ml STP

Kritéria pro Spanning Tree

Tři kritéria pro smyčku Spanning Tree pomáhají rozhodnout, že rozhraní je ve stavu předávání:

• Všechna rozhraní na kořenovém můstku by měla být uvedena do stavu předávání.
• U ostatních mostů, které nejsou kořenovým mostem, je port, který je nejblíže kořenovému mostu, uveden do stavu předávání.
• Most s nejnižší vzdáleností správce ke kořenovému mostu se nazývá určený most.

Stupeň protokolu STP

Čtyři fáze stavů Spanning-Tree Port jsou:

Blokující stát

Stav bloku je neurčený port a nikdy se nepodílí na předávání rámců. Jeho časový limit je 20 sekund nebo neomezený. Rozhraní vždy přejde do stavu blokování, když povolíte STP.

Stav naslouchání

Stav naslouchání je prvním stavem. Je to rozhraní, do kterého se vstupuje po stavu blokování. Rozhraní vám pomůže určit že rozhraní, které by se mělo podílet na předávání rámců.

Stav poslechu provádí následující funkce:

• Zahodí rámce přijaté na portu
• Neučí adresy
• Přijímá BPDU

Učící se stát

Stav učení pomáhá připravit se na účast v předávání rámců. Rozhraní nám umožňuje vstoupit do stavu učení z poslechového listu.

Stav učení plní následující funkce:

• Zahodí rámce přijaté na portu
• Přijímá BPDU
• Učí adresy

Odesílající stát

Rozhraní ve stavu předávání tvoří dopředné rámce. Toto rozhraní přejde do stavu předávání ze stavu učení, který provádí následující funkce:

• Přijímá a předává rámce přijaté na portu
• Učí adresy
• Přijímá BPDU

Deaktivovaný stav

Tento stav se neúčastní smyčky Spanning Tree, protože port je administrativně zakázán a jeho časování je také neomezené.

Deaktivované rozhraní provádí následující funkce:

• Zahodí rámce přijaté na portu
• Neučí adresy
• Nepřijímá BPDU

Důležité termíny používané v protokolu Spanning Tree

Zde jsou některé důležité používané termíny

Bridge

Bridge je důležitou součástí VTP, která spojuje dva nebo více segmentů LAN.

Kořenový most (RB)

Právě most nabízí propojovací bod pro všechny segmenty. Všechny mosty v síti LAN mají cestu ke kořenovému adresáři. STP umožňuje automaticky vybrat kořenový most. Pokud však správce sítě STP chce, může změnit RB podle sítě.

Non-Root Bridge (NRB)

Polední kořenový most je jakýkoli most, který není kořenovým mostem.

Root Port (RP)

Kořenový port je port, který vede směrem ke kořenovému mostu.

Určený port (DP):

Každý segment LAN má 1 určený port. Každý most také přijímá rámce od DP a předává je přes svůj RP směrem ke kořenovému mostu.

ID portu:

ID portu vám pomůže určit kořenový port. Skládá se z konfigurovatelné 1bajtové hodnoty priority a jedinečného čísla portu každého mostu.

Cena trasy (PC):

Path Cost, který je také známý jako PC, pomáhá rozhodnout o nejlepší topologii s ohledem na rychlost předávání. STP používá koncept nákladů na cestu.

Určené porty

Určený port je zakázaný port a je blokován správcem sítě. Tento port nemůže odeslat paket do jiného přepínače. Také to není vyplněná MAC adresa v tabulce MAC.

Neurčené porty

Neurčený port je port přepínače, který je blokován. Je také známý jako blokovaný port nebo někdy jako alternativní port. Nemůže předávat pakety na další přepínač. Také nezaplňuje MAC adresa v tabulce MAC.

RSTP:

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) je síťový protokol, který zajišťuje topologii bez smyčky pro sítě Ethernet.

Datové jednotky protokolu Bridge (BPDU)

Protokol Spanning Tree vyžaduje síťové zařízení STP pro výměnu zpráv za účelem pomoci z logické topologie bez smyčky. Tyto zprávy se nazývají BPDUS (Bridge Protocol Data Units). Každé síťové zařízení posílá BPDU, což pomáhá při výměně informací o topologii.

BPDUS pomáhá přepínačům provádět následující:

• Vyberte jeden přepínač, který bude fungovat jako kořen kostry
• BPDUS také pomáhá vypočítat nejkratší cestu od sebe ke kořenovému přepínači, který je pro každý segment LAN označen jako jeden z přepínačů jako nejbližší k jednomu z kořenů.
• Vyberte jeden z jeho portů jako kořenový port (pokud se nejedná o žádný přepínač)
• Vyzvedněte port, který je součástí algoritmu spanning tree nazývaného určené porty.
• Blokuje neurčené porty.

Konfigurace BPDU

Je to jedinečné ID mostu kořenového zařízení v topologii sítě. Funguje jako ID můstku vysílajícího můstku, identifikátor vysílajícího portu.

Oznámení o změně topologie (TCN) BPDU

Jako kořenový most je vybráno jedno síťové zařízení. Nejkratší vzdálenost ke kořenovému mostu by měla být vypočtena pro každé síťové zařízení na základě nákladů na cestu.

Je vybrán určený most pro každý segment LAN. Toto je také síťové zařízení nejblíže kořenovému mostu, takže by mělo být předáno kořenovému mostu. Toto je port, který poskytuje nejlepší cestu z mostu do jakéhokoli kořenového mostu.

Rozdíly mezi STP a RSTP

STP	RSTP
V STP most vysílá BPDU pouze při kontrole na jejich RP (kořenový protokol) z RB (kořenový most).	RSTP povolí přepínači odeslat BPDU v každém ahoj.
STP zahrnuje dva typy portů: Root Port a Designated Port	Metoda RSTP zahrnuje další port, alternativní port a záložní porty.

Shrnutí

Protokol STP je definován jako protokol pro správu spojů navržený pro podporu redundantních spojů, který zastavuje přepínání smyček v síti STP.

Stát	Description	Zpracujte BPDU	Naučte se MAC
Inti	Inicializace portu.	NE	NE
invalidní	Administrativní stav, který se neúčastní standardních operací STP.	NE	Ne
Blokování	Port nepředává ethernetové rámce.	Ano (přijímat a zpracovávat pouze BPDUS)	Ne
Naslouchání	Výpočet topologie bez smyčky se provádí v tomto stavu STP. Portu je přidělena jeho role.	Ano (Odeslat a přijmout BPDUS)	NE
Studium	Je to další stav pro zpoždění předávání ethernetových rámců, což vám pomůže vyhnout se zahlcení sítě.	Ano	Ano (oblíbená tabulka MAC adres)
Přesměrování	Normální provoz předávání ethernetových rámců.	Ano	Ano