STP – Spanning Tree Protocol Explained

Miksi tarvitsemme STP:tä?

Tässä on tilanne, jossa Spanning Tree Protocol on tärkeä:

• Verkon luotettavuus (vikasietoisuus) kasvaa eksponentiaalisesti redundanssin käyttöönoton myötä.
• Katkaisee liikenteen pois kaikista porteista, kun liikenne on lähetettävä kohteeseen, jota ei vielä tiedetä.
• Broadcast- ja multicast-liikenne välitetään jokaiseen porttiin, paitsi siihen porttiin, johon liikenne saapui.
• Spanning-Tree Protocol -protokollaa käytetään luomaan silmukaton looginen topologia fyysisestä topologiasta, jossa on silmukoita.

Kuinka STP toimii? Esimerkki

Virtaavat puut käyttävät algoritmia etsiessään redundantteja linkkejä LAN ja valitse parhaat reitit. Sitä käytetään pääasiassa kaikkien linkkien asettamiseen joko edelleenlähetykseen tai estoon.

Tämän prosessin jälkeen kaikki linkit ilman redundanttia linkkiä ovat todennäköisesti edelleenlähetystilassa. Ylimääräiset linkit, jotka eivät olleet yhtä hyviä kuin valitut linkit, estävät. Spanning Tree ei koskaan käytä useita linkkejä samaan kohteeseen. Spanning Tree ei sisällä kuormanjakoominaisuutta.

STP-tyypit

Tässä on erityyppisiä virittäviä puuprotokollia:

Standard	Tuotetiedot	Lyhenne
IEEE 802. 1D.	Silmukoiden ehkäisy Puun automaattinen uudelleenmääritys, jos muutoksia tapahtuu Hidas konvergenssi (jopa 50 bps)	STP
IEEE 802. 1w	Rapid Spanning Tree Protocol Parannettu STP nopeammalla konvergenssilla Taaksepäin yhteensopiva STP:n kanssa	RSTP
IEEE 802. 1Q	Virtuaali LAN 1 yhteisen virittävän puun määrittäminen kaikille VLAN-verkoille	CST
Cisco Proprietary	Per VLAN Spanning Tree 1 STP-esiintymä per VLAN PVST + on PVST:n parannettu muunnos	PVRST+ tai R-PVST+
Cisco Proprietary	VLAN Rapid Spanning Tree -puun mukaan	PVRST+ tai R-PVST+
IEEE 802.1s	Multiple Spanning Tree -protokolla Useita VLAN-esiintymiä, jotka on yhdistetty 1 STP:hen.	MSTP tai Ml STP

Virtaavan puun kriteerit

Spanning Tree -silmukan kolme kriteeriä auttavat päättämään, että käyttöliittymä on edelleenlähetystilassa:

• Kaikki juurisiltojen liitännät tulisi asettaa edelleenlähetystilaan.
• Muissa silloissa, jotka eivät ole juurisilta, juurisiltaa lähinnä oleva portti asetetaan edelleenlähetystilaan.
• Siltaa, jolla on matalin järjestelmänvalvojan etäisyys juurisillasta, kutsutaan nimetyksi sillaksi.

STP-protokollan vaihe

Spanning-Tree Port -tilojen neljä vaihetta ovat:

Estotila

Estä tila on määrittelemätön portti, eikä se koskaan osallistu kehyksen edelleenlähetykseen. Sen aikaraja on 20 sekuntia tai rajoittamaton. Liitäntä siirtyy aina estotilaan, kun otat STP:n käyttöön.

Kuuntelutila

Kuuntelutila on ensimmäinen tila. Se on liitäntä, joka syötetään estotilan jälkeen. Käyttöliittymä auttaa sinua määrittämään että käyttöliittymä, jonka pitäisi osallistua kehyksen edelleenlähetykseen.

Kuuntelutila suorittaa seuraavat toiminnot:

• Hylkää portissa vastaanotetut kehykset
• Ei opi osoitteita
• Vastaanottaa BPDU:t

Oppiva tila

Oppimistila auttaa valmistautumaan osallistumaan kehysten edelleenlähetykseen. Käyttöliittymän avulla voimme siirtyä oppimistilaan kuuntelupöydältä.

Oppimistila suorittaa seuraavat toiminnot:

• Hylkää portissa vastaanotetut kehykset
• Vastaanottaa BPDU:t
• Oppii osoitteita

Edelleenlähettävä valtio

Edelleenlähetystilassa oleva rajapinta muodostaa edelleenlähetyskehykset. Tämä liitäntä siirtyy edelleenlähetystilaan oppimistilasta, joka suorittaa seuraavat toiminnot:

• Vastaanottaa ja välittää portissa vastaanotetut kehykset
• Oppii osoitteita
• Vastaanottaa BPDU:t

Vammainen valtio

Tämä tila ei osallistu Spanning Tree -silmukkaan, koska portti on hallinnollisesti poistettu käytöstä ja sen ajoitus on myös rajoittamaton.

Pois käytöstä poistettu käyttöliittymä suorittaa seuraavat toiminnot:

• Hylkää portissa vastaanotetut kehykset
• Ei opi osoitteita
• Ei vastaanota BPDU:ita

Tärkeitä termejä, joita käytetään Spanning Tree Protocolissa

Tässä on joitain tärkeitä käytettyjä termejä

Silta

Silta on tärkeä osa VTP:tä, joka yhdistää kaksi tai useampia LAN-segmenttejä.

Root Bridge (RB)

Se on silta, joka tarjoaa liitäntäpisteen kaikille segmenteille. Kaikilla lähiverkon silloilla on polku juureen. STP:n avulla voit valita juurisillan automaattisesti. Kuitenkin, jos STP-verkon ylläpitäjä haluaa, hän voi muuttaa RB:n verkon mukaan.

Non-Root Bridge (NRB)

Keskipäivän juurisilta on mikä tahansa silta, joka ei ole juurisilta.

Juuriportti (RP)

Juuriportti on portti, joka johtaa kohti Root Bridgeä.

Nimetty satama (DP):

Jokaisella LAN-segmentillä on 1 nimetty portti. Jokainen silta vastaanottaa myös kehykset DP:ltä ja välittää ne eteenpäin RP:n kautta kohti Root Bridgeä.

Portin tunnus:

Portin tunnus auttaa sinua päättämään juuriportin. Se koostuu konfiguroitavasta 1-tavuisesta prioriteettiarvosta ja kunkin sillan yksilöllisestä porttinumerosta.

Polun hinta (PC):

Path Cost, joka tunnetaan myös nimellä PC, auttaa päättämään parhaan topologian edelleenlähetysnopeuden suhteen. STP käyttää polkukustannuskäsitettä.

Nimetyt portit

Määritetty portti on poistettu käytöstä, ja verkonvalvoja on estänyt sen. Tämä portti ei voi lähettää pakettia toiselle kytkimelle. Se ei myöskään ole täytetty MAC-osoite MAC-taulukossa.

Nimeämättömät portit

Ei-määritetty portti on kytkinportti, joka on estetty. Se tunnetaan myös estettynä porttina tai joskus vaihtoehtoisena porttina. Se ei voi välittää paketteja seuraavalle kytkimelle. Se ei myöskään täytä Mac osoite MAC-taulukossa.

RSTP:

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) on verkkoprotokolla, joka varmistaa silmukattoman topologian Ethernet-verkoille.

Bridge Protocol Data Units (BPDU)

Spanning Tree Protocol vaatii STP-verkkolaitteen viestien vaihtamiseen silmukattoman logiikkatopologian avulla. Näitä viestejä kutsutaan nimellä BPDUS (siltaprotokollatietoyksiköt). Jokainen verkkolaite lähettää BPDU:ita, mikä auttaa vaihtamaan topologiatietoja.

BPDUS auttaa kytkimiä tekemään seuraavat:

• Valitse yksi kytkin, joka toimii virittävän puun juurina
• BPDUS auttaa myös laskemaan lyhimmän polun itsestään juurikytkimeen, joka on nimetty yhdeksi kytkimistä lähimpänä juurikytkimiä kunkin LAN-segmentin kohdalla.
• Valitse yksi sen porteista juuriportiksi (jos se on ei-kytkin)
• Poimi portit, jotka ovat osa virittävän puun algoritmia, jota kutsutaan nimetyiksi porteiksi.
• Estää määrittämättömät portit.

BPDU:n määritys

Se on verkkotopologian juurilaitteen ainutlaatuinen siltatunnus. Se toimii lähettävän sillan siltatunnuksena, lähettävän portin tunnisteena.

Topologian muutosilmoitus (TCN) BPDU

Yksi verkkolaite on valittu juurisillaksi. Lyhin etäisyys juurisillalle tulisi laskea kullekin verkkolaitteelle polun kustannusten perusteella.

Jokaiselle LAN-segmentille valitaan oma silta. Tämä on myös juurisiltaa lähinnä oleva verkkolaite, joten se tulee välittää juurille. Tämä on portti, joka tarjoaa parhaan polun sillalta mihin tahansa juurisiltaan.

Erot STP:n ja RSTP:n välillä

STP	RSTP
STP:ssä silta lähettää BPDU:n vain, kun se tarkistetaan heidän RP:ssä (juuriprotokolla) RB:ltä (juurisilta).	RSTP mahdollistaa kytkimen lähettämisen BPDU:n jokaisella tervehdyskerralla.
STP sisältää kaksi porttityyppiä: juuriportti ja määrätty portti	RSTP-menetelmä sisältää lisäportin, vaihtoehtoisen portin ja varaportit.

Yhteenveto

STP-protokolla määritellään linkinhallintaprotokollaksi, joka on suunniteltu tukemaan redundantteja linkkejä, jotka pysäyttävät silmukoiden kytkemisen STP-verkossa.

Osavaltio	Tuotetiedot	Prosessoi BPDU:t	Opi MAC
Inti	Portin alustaminen.	EI	EI
Vammaiset	Hallinnollinen tila, joka ei osallistu STP-standarditoimintoihin.	EI	Ei
Esto	Portti ei välitä Ethernet-kehyksiä.	Kyllä (vastaanottaa ja käsitellä vain BPDUS)	Ei
Kuunteleminen	Silmukattoman topologian laskenta suoritetaan tässä STP-tilassa. Portille on annettu roolinsa.	Kyllä (lähetetty ja vastaanotettu BPDUS)	EI
Kuinka Oppia	Se on lisätila, joka viivästyttää Ethernet-kehysten edelleenlähetystä, mikä auttaa välttämään verkon tulvimista.	Kyllä	Kyllä (suosittu MAC-osoitetaulukko)
Huolinta	Ethernet-kehysten edelleenlähetyksen normaali toiminta.	Kyllä	Kyllä