एसटीपी - स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल समझाया गया

एसटीपी क्या है?

स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल (एसटीपी) एक लिंक प्रबंधन प्रोटोकॉल है जिसे नेटवर्क में स्विचिंग लूप को रोकते हुए रिडंडेंट लिंक को सपोर्ट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक परत 2 यह एक प्रोटोकॉल है जो ब्रिज और स्विच पर चलता है और इसे स्विच इंटरफेस पर सक्षम किया जाना चाहिए। IEEE ने इसे IEEE 802.1D के रूप में मानकीकृत किया है।

हमें एसटीपी की आवश्यकता क्यों है?

अतिरिक्त लिंक फॉल्ट टॉलरेंस को बेहतर बनाते हैं, लेकिन लूप-रोकथाम तंत्र के बिना वे खतरनाक स्विचिंग लूप भी बना सकते हैं। स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल निम्नलिखित स्थितियों में महत्वपूर्ण हो जाता है:

• अतिरेक (रिडंडेंसी) को शामिल करने से नेटवर्क की विश्वसनीयता (दोष सहनशीलता) में काफी वृद्धि होती है।
• जब किसी अज्ञात गंतव्य तक पहुंचने के लिए ट्रैफिक को नियंत्रित करना होता है, तो स्विच सभी पोर्ट से ट्रैफिक को एक साथ भेज देते हैं।
• ब्रॉडकास्ट और मल्टीकास्ट ट्रैफिक को उस पोर्ट को छोड़कर बाकी सभी पोर्ट से आगे भेज दिया जाता है जिस पर वह आया था।
• एसटीपी लूप युक्त भौतिक टोपोलॉजी से लूप-मुक्त तार्किक टोपोलॉजी बनाता है।

एसटीपी कैसे काम करता है? उदाहरण

स्पैनिंग ट्री एक एल्गोरिदम का उपयोग करके अनावश्यक लिंक की खोज करता है। लैन और सर्वोत्तम पथों का चयन करता है। यह प्रत्येक लिंक को या तो फॉरवर्डिंग या ब्लॉकिंग स्थिति में रखता है।

इस प्रक्रिया के बाद, वैकल्पिक लिंक के अभाव में, लिंक फ़ॉरवर्डिंग स्थिति में रहते हैं। जिन लिंक को सर्वोत्तम पथ के रूप में नहीं चुना गया है, उन्हें ब्लॉकिंग स्थिति में सेट कर दिया जाता है। स्पैनिंग ट्री कभी भी एक ही गंतव्य के लिए कई लिंक का उपयोग नहीं करता है, इसलिए यह लोड-शेयरिंग प्रदान नहीं करता है।

एसटीपी के प्रकार

स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल के विभिन्न प्रकार इस प्रकार हैं:

स्टैण्डर्ड	विवरण	संक्षिप्त
आईईईई 802.1डी	लूप की रोकथाम; किसी भी परिवर्तन के बाद ट्री का स्वचालित पुनर्गठन; धीमी अभिसरण (50 सेकंड तक)	एसटीपी
आईईईई 802.1w — रैपिड स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल	बेहतर एसटीपी और तेज़ अभिसरण; एसटीपी के साथ बैकवर्ड कम्पैटिबल	आरएसटीपी
आईईईई 802.1क्यू — वर्चुअल लैन	सभी VLANs के लिए एक सामान्य स्पैनिंग ट्री को परिभाषित करता है	सीएसटी
Cisco स्वामित्व — प्रति-वीएलएएन स्पैनिंग ट्री	प्रत्येक VLAN के लिए एक STP इंस्टेंस; PVST+ PVST का एक उन्नत संस्करण है।	पीवीएसटी+
Cisco स्वामित्व वाला — प्रति-वीएलएएन रैपिड स्पैनिंग ट्री	तीव्र, प्रति-वीएलएएन अभिसरण	पीवीआरएसटी+ / आर-पीवीएसटी+
आईईईई 802.1एस — मल्टीपल स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल	एक ही STP इंस्टेंस से मैप किए गए कई VLAN	एमएसटीपी

स्पैनिंग ट्री के लिए मानदंड

तीन मापदंड यह निर्धारित करते हैं कि किन इंटरफेस को फॉरवर्डिंग स्थिति में रखा जाएगा:

• रूट ब्रिज पर मौजूद सभी इंटरफेस को फॉरवर्डिंग स्टेट में डाल दिया जाता है।
• जो ब्रिज रूट ब्रिज नहीं हैं, उनके लिए रूट ब्रिज के सबसे नजदीक वाला पोर्ट (सबसे कम पाथ कॉस्ट वाला) फॉरवर्डिंग स्टेट में डाल दिया जाता है।
• किसी खंड पर मूल पुल तक पहुंचने की सबसे कम पथ लागत वाले पुल को नामित पुल के रूप में जाना जाता है।

एसटीपी प्रोटोकॉल के चरण

स्पैनिंग ट्री पोर्ट ट्रैफिक को आगे भेजने से पहले कई अवस्थाओं से गुजरता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

ब्लॉकिंग स्टेट

ब्लॉकिंग पोर्ट एक ऐसा पोर्ट होता है जिसे किसी विशेष उद्देश्य के लिए निर्दिष्ट नहीं किया जाता और यह फ्रेम फॉरवर्डिंग में कभी भाग नहीं लेता। इसका टाइमर 20 सेकंड (अधिकतम आयु मान) होता है। STP को सक्षम करने पर इंटरफ़ेस हमेशा ब्लॉकिंग स्थिति में चला जाता है।

सुनने की अवस्था

लिसनिंग स्टेट, ब्लॉक होने के बाद पोर्ट की पहली ट्रांज़िशनल स्टेट होती है। यहाँ पोर्ट यह तय करता है कि उसे फ्रेम फॉरवर्डिंग में भाग लेना चाहिए या नहीं। लिसनिंग स्टेट निम्नलिखित कार्य करती है:

• पोर्ट पर प्राप्त फ़्रेम को हटाता है
• यह MAC पते नहीं सीखता है।
• बीपीडीयू प्राप्त करता है

सीखने की अवस्था

लर्निंग अवस्था पोर्ट को फ्रेम फॉरवर्डिंग में भाग लेने के लिए तैयार करती है। एक पोर्ट लिसनिंग अवस्था से लर्निंग अवस्था में प्रवेश करता है और निम्नलिखित कार्य करता है:

• पोर्ट पर प्राप्त फ़्रेम को हटाता है
• बीपीडीयू प्राप्त करता है
• सीखता मैक पते

अग्रेषित स्थिति

फॉरवर्डिंग अवस्था में मौजूद पोर्ट फ्रेम को आगे भेजता है। यह लर्निंग अवस्था से फॉरवर्डिंग अवस्था में प्रवेश करता है और निम्नलिखित कार्य करता है:

• पोर्ट पर प्राप्त फ़्रेमों को प्राप्त करता है और आगे भेजता है
• MAC पते सीखता है
• बीपीडीयू प्राप्त करता है

अक्षम अवस्था

एक निष्क्रिय पोर्ट स्पैनिंग ट्री में भाग नहीं लेता क्योंकि इसे प्रशासनिक रूप से बंद कर दिया जाता है; इसका समय असीमित होता है। एक निष्क्रिय इंटरफ़ेस निम्नलिखित कार्य करता है:

• पोर्ट पर प्राप्त फ़्रेम को हटाता है
• यह MAC पते नहीं सीखता है।
• BPDUs प्राप्त नहीं करता

स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल में प्रयुक्त महत्वपूर्ण शब्द

एसटीपी में प्रयुक्त कुछ महत्वपूर्ण शब्द इस प्रकार हैं:

पुल

ब्रिज एसटीपी का एक महत्वपूर्ण घटक है जो दो या दो से अधिक लैन सेगमेंट को जोड़ता है।

रूट ब्रिज (आरबी)

रूट ब्रिज सभी सेगमेंट के लिए एक इंटरकनेक्शन पॉइंट प्रदान करता है, और LAN में मौजूद प्रत्येक ब्रिज का इससे एक पाथ होता है। STP रूट ब्रिज को स्वचालित रूप से चुनता है, हालांकि नेटवर्क एडमिनिस्ट्रेटर आवश्यकता पड़ने पर इसे बदल सकता है।

नॉन-रूट ब्रिज (एनआरबी)

नॉन-रूट ब्रिज वह ब्रिज होता है जो रूट ब्रिज नहीं होता है।

रूट पोर्ट (RP)

रूट पोर्ट वह पोर्ट है जो रूट ब्रिज की ओर जाता है।

निर्दिष्ट बंदरगाह (डीपी)

प्रत्येक LAN सेगमेंट का एक निर्धारित पोर्ट होता है। प्रत्येक ब्रिज अपने निर्धारित पोर्ट पर फ्रेम प्राप्त करता है और उन्हें अपने रूट पोर्ट के माध्यम से रूट ब्रिज की ओर अग्रेषित करता है।

पोर्ट आईडी

पोर्ट आईडी रूट पोर्ट निर्धारित करने में मदद करती है। इसमें एक कॉन्फ़िगर करने योग्य 1-बाइट प्राथमिकता मान और प्रत्येक ब्रिज के लिए एक अद्वितीय पोर्ट संख्या शामिल होती है।

पथ लागत (पीसी)

पथ लागत अग्रेषण गति के संदर्भ में सर्वोत्तम टोपोलॉजी का निर्धारण करने में सहायक होती है; कम बैंडविड्थ वाले लिंक की लागत अधिक होती है। एसटीपी रूट ब्रिज तक सबसे छोटा मार्ग चुनने के लिए पथ लागत का उपयोग करता है।

गैर-निर्दिष्ट बंदरगाह

एक गैर-निर्दिष्ट पोर्ट एक ब्लॉक किया हुआ स्विच पोर्ट होता है, जिसे ब्लॉक या वैकल्पिक पोर्ट भी कहा जाता है। यह अगले स्विच पर फ्रेम अग्रेषित नहीं कर सकता और मैक एड्रेस टेबल में इसका कोई योगदान नहीं होता।

आरएसटीपी

रैपिड स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल (RSTP) एक नेटवर्क प्रोटोकॉल है जो ईथरनेट नेटवर्क के लिए लूप-मुक्त टोपोलॉजी सुनिश्चित करता है और मूल STP की तुलना में बहुत तेजी से अभिसरित होता है।

ब्रिज प्रोटोकॉल डेटा यूनिट्स (BPDU)

स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल के लिए नेटवर्क उपकरणों को संदेशों का आदान-प्रदान करना आवश्यक है ताकि वे एक लूप-मुक्त तार्किक टोपोलॉजी बना सकें। इन संदेशों को बीपीडीयू (ब्रिज प्रोटोकॉल डेटा यूनिट) कहा जाता है। प्रत्येक नेटवर्क उपकरण टोपोलॉजी जानकारी साझा करने के लिए बीपीडीयू भेजता है।

BPDU स्विच को निम्नलिखित कार्य करने में मदद करते हैं:

• स्पैनिंग ट्री के रूट के रूप में कार्य करने के लिए एक स्विच का चयन करें।
• प्रत्येक स्विच से रूट स्विच तक का सबसे छोटा पथ ज्ञात कीजिए, और प्रत्येक LAN सेगमेंट के लिए एक स्विच को रूट के सबसे निकट स्थित मानिए।
• प्रत्येक स्विच पर मौजूद एक पोर्ट को उसका रूट पोर्ट चुनें (यदि वह रूट स्विच नहीं है)।
• स्पैनिंग ट्री का हिस्सा बनने वाले पोर्ट्स को निर्दिष्ट पोर्ट्स के रूप में पहचानें।
• अनिर्दिष्ट पोर्टों को ब्लॉक करें।

कॉन्फ़िगरेशन बीपीडीयू

एक कॉन्फ़िगरेशन BPDU में रूट डिवाइस का ब्रिज ID, ब्रिज ID और अन्य डिवाइस का ब्रिज ID होता है। transmitटिंग ब्रिज, और एक पहचानकर्ता transmitटिंग पोर्ट.

टोपोलॉजी परिवर्तन अधिसूचना (टीसीएन) बीपीडीयू

नेटवर्क टोपोलॉजी में किसी भी बदलाव, जैसे कि लिंक के चालू या बंद होने का पता चलने पर, स्विच द्वारा रूट ब्रिज को एक TCN BPDU भेजा जाता है। इसके बाद रूट ब्रिज सभी स्विचों को निर्देश देता है कि वे अपने MAC एड्रेस-टेबल एजिंग टाइम को कम कर दें ताकि पुराने डेटा को जल्दी से हटाया जा सके।

एसटीपी और आरएसटीपी के बीच अंतर

नीचे दी गई तालिका एसटीपी और आरएसटीपी के बीच प्रमुख अंतरों को दर्शाती है:

एसटीपी	आरएसटीपी
एसटीपी में, एक ब्रिज केवल तभी बीपीडीयू भेजता है जब उसे रूट ब्रिज से अपने रूट पोर्ट पर एक बीपीडीयू प्राप्त होता है।	RSTP प्रत्येक स्विच को हर हेलो अंतराल पर BPDU भेजने में सक्षम बनाता है।
एसटीपी दो पोर्ट भूमिकाओं को परिभाषित करता है: रूट पोर्ट और निर्दिष्ट पोर्ट।	RSTP दो और भूमिकाएँ जोड़ता है: वैकल्पिक पोर्ट और बैकअप पोर्ट।

एसटीपी बंदरगाह राज्यों संदर्भ तालिका

निम्नलिखित तालिका प्रत्येक एसटीपी पोर्ट की स्थिति, बीपीडीयू को संसाधित करने की क्षमता और मैक पते सीखने की क्षमता का सारांश प्रस्तुत करती है:

राज्य	विवरण	प्रक्रिया बीपीडीयू	मैक सीखें
में इस	पोर्ट का आरंभीकरण.	नहीं	नहीं
विकलांग	वह प्रशासनिक राज्य जो मानक एसटीपी संचालन में भाग नहीं लेता है।	नहीं	नहीं
अवरूध्द	यह पोर्ट ईथरनेट फ्रेम को फॉरवर्ड नहीं करता है।	हां (केवल बीपीडीयू प्राप्त करता है और संसाधित करता है)	नहीं
सुनना	इस अवस्था में लूप-मुक्त टोपोलॉजी की गणना की जाती है, और पोर्ट को उसकी भूमिका सौंपी जाती है।	हां (बीपीडीयू भेजता और प्राप्त करता है)	नहीं
अधिगम	एक अतिरिक्त स्थिति जो नेटवर्क को ओवरलोड होने से बचाने के लिए फ्रेम फॉरवर्डिंग में देरी करती है।	हाँ	हां (मैक एड्रेस टेबल भरता है)
अग्रेषण	सामान्य संचालन, ईथरनेट फ्रेम अग्रेषित करना।	हाँ	हाँ

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न