STP – Spanning Tree Protocol uitgelegd

Wat is STP?

STP is een linkbeheerprotocol dat is ontworpen om redundante links te ondersteunen en het schakelen tussen lussen in het STP-netwerk stopt. Het is een Layer 2-protocol dat draait op bruggen en switches, die moeten worden ingeschakeld op de switchinterfaces. IEEE gestandaardiseerde STP-protocollen als IEE 802.1D. De volledige vorm van STP is Spanning Tree Protocol.

Waarom hebben we STP nodig?

Hier is een situatie waarin het Spanning Tree Protocol belangrijk is:

  • De betrouwbaarheid (fouttolerantie) van het netwerk wordt exponentieel vergroot door de introductie van redundantie.
  • Schakelt verkeer uit alle havens, wanneer het verkeer naar een nog niet bekende bestemming moet worden gestuurd.
  • Broadcast- en multicast-verkeer wordt doorgestuurd naar elke poort, behalve de poort waarop het verkeer binnenkwam.
  • Het Spanning-Tree Protocol wordt gebruikt om een ​​lusvrije logische topologie te creëren op basis van een fysieke topologie met lussen.

Hoe STP werkt? Voorbeeld

Spanningsbomen gebruiken een algoritme om te zoeken naar de overtollige links in de LAN en selecteer de beste paden. Het wordt voornamelijk gebruikt om alle links door te sturen of te blokkeren.

Na dit proces bevinden alle links zonder een redundante link zich waarschijnlijk in de doorstuurstatus. De overtollige links die niet zo goed waren als de geselecteerde links zouden blokkeren. Spanning Tree gebruikt nooit meerdere links naar dezelfde bestemming. Er is geen functie voor het delen van belastingen bij Spanning Tree.

Soorten STP

Hier zijn verschillende soorten Spanning Tree-protocollen:

Standaard Omschrijving Afkorting
IEEE 802. 1D. Luspreventie
Automatische herconfiguratie van de boom bij eventuele wijzigingen
Langzame convergentie (tot 50 bps)
STP
IEEE 802. 1w Rapid Spanning Tree-protocol

  • Verbeterde STP met snellere convergentie
  • Achterwaarts compatibel met STP
RSTP
IEEE 802. 1Q Virtueel LAN
Het definiëren van 1 gemeenschappelijke spanning tree voor alle VLAN's
CST
Cisco
Proprietary
Per VLAN-omspannende boom

  • 1STP-instantie per VLAN
  • PVST+ is een verbeterde variant van PVST
PVRST+ ofR-PVST+
Cisco
Proprietary
Per VLAN Rapid Spanning Tree PVRST+ ofR-PVST+
IEEE 802.1s Meerdere Spanning Tree-protocol
Meerdere exemplaren van VLAN toegewezen aan 1 STP.
MSTP of Ml STP

Criteria voor overspannende boom

De drie criteria voor de Spanning Tree-lus helpen bepalen of de interface de doorstuurstatus heeft:

  • Alle interfaces op de rootbridge moeten in een forwarding-status worden gezet.
  • Voor andere bruggen die niet de rootbridge zijn, wordt de poort die het dichtst bij de rootbridge ligt, in een forwarding-status gezet.
  • De brug met de laagste administratieve afstand tot de hoofdbrug staat bekend als de aangewezen brug.

Fase van het STP-protocol

Vier stadia van Spanning-Tree Port-toestanden zijn:

Stadia van STP
Stadia van STP

Blokkerende staat

Blokstatus is een niet-aangewezen poort en neemt nooit deel aan frame forwarding. De tijdslimiet is 20 seconden of onbeperkt. Een interface komt altijd in de blokkerende status terecht wanneer u STP inschakelt.

Luisterende staat

De luistertoestand is de eerste toestand. Het is een interface die wordt ingevoerd na de blokkeerstatus. De interface helpt u bepalen dat de interface die moet deelnemen aan frame forwarding.

De luisterstatus voert de volgende stappen uitwing functies:

  • Verwijdert frames die op de poort zijn ontvangen
  • Leert geen adressen
  • Ontvangt BPDU's

Leren staat

De leerstatus helpt bij de voorbereiding op deelname aan frame forwarding. Dankzij de interface kunnen we vanaf de luisterlei de leerstatus betreden.

De leerstatus voert de volgende stappen uitwing functies:

  • Verwijdert frames die op de poort zijn ontvangen
  • Ontvangt BPDU's
  • Leert adressen

Doorsturende staat

Een interface in de doorstuurstatus vormt de voorwaartse frames. Deze interface komt in de doorstuurstatus terecht vanuit de leerstatus die de follo uitvoertwing functies:

  • Ontvangt en stuurt frames door die op de poort worden ontvangen
  • Leert adressen
  • Ontvangt BPDU's

Gehandicapte staat

Deze status neemt niet deel aan de Spanning Tree-lus omdat de poort administratief is uitgeschakeld en de timing ervan ook onbeperkt is.

Een uitgeschakelde interface voert het volgende uitwing functies:

  • Verwijdert frames die op de poort zijn ontvangen
  • Leert geen adressen
  • Ontvangt geen BPDU's

Belangrijke termen die worden gebruikt in het Spanning Tree Protocol

Hier worden enkele belangrijke termen gebruikt

Brug

Bridge is een belangrijk onderdeel van VTP, dat twee of meer LAN-segmenten met elkaar verbindt.

Wortelbrug (RB)

Het is de brug die een verbindingspunt biedt voor alle segmenten. Alle bruggen in een LAN hebben een pad naar de root. Met STP kunt u de rootbridge automatisch selecteren. Als de STP-netwerkbeheerder dat wil, kan hij of zij echter de RB wijzigen op basis van het netwerk.

Niet-rootbrug (NRB)

Een middagwortelbrug is elke brug die niet de wortelbrug is.

Rootpoort (RP)

De rootport is een poort die naar de Root Bridge leidt.

Aangewezen poort (DP):

Elk LAN-segment heeft 1 aangewezen poort. Elke brug ontvangt ook de frames van DP en stuurt deze via zijn RP door naar de Root Bridge.

Poort-ID:

De poort-ID helpt u bij het bepalen van de rootpoort. Het bestaat uit een configureerbare prioriteitswaarde van 1 byte en een uniek poortnummer van elke bridge.

Padkosten (pc):

Path Cost, ook wel PC genoemd, helpt bij het bepalen van de beste topologie met betrekking tot de doorstuursnelheid. STP gebruikt het concept van Path Cost.

Aangewezen poorten

Een aangewezen poort is een uitgeschakelde poort en wordt geblokkeerd door een netwerkbeheerder. Deze poort kan geen pakket naar een andere switch sturen. Het is ook geen ingevuld MAC-adres in de MAC-tabel.

Niet-aangewezen poorten

Een niet-aangewezen poort is een switchpoort die is geblokkeerd. Het wordt ook wel een geblokkeerde poort of soms een alternatieve poort genoemd. Het kan geen pakketten doorsturen naar de volgende switch. Het vult ook niet de MAC-adres in de MAC-tabel.

RSTP:

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) is een netwerkprotocol dat zorgt voor een lusvrije topologie voor Ethernet-netwerken.

Brugprotocolgegevenseenheden (BPDU)

Het Spanning Tree Protocol vereist een STP-netwerkapparaat om berichten uit te wisselen om te helpen vanuit een lusvrije logische topologie. Deze berichten worden BPDUS (Bridge Protocol Data Units) genoemd. Elk netwerkapparaat verzendt BPDU's, wat helpt bij het uitwisselen van topologie-informatie.

BPDUS helpt schakelaars om het volgende te doenwing:

  • Selecteer een enkele schakelaar die zal fungeren als de wortel van de spanning tree
  • BPDUS helpt ook bij het berekenen van het kortste pad van zichzelf naar de root-switch, waarbij voor elk LAN-segment een van de switches wordt aangewezen die het dichtst bij de root ligt.
  • Selecteer een van de poorten als rootpoort (als het een no-switch is)
  • Pak de poort op die deel uitmaakt van het spanning tree-algoritme dat aangewezen poorten wordt genoemd.
  • Blokkeert de niet-aangewezen poorten.

Configuratie BPDU

Het is een unieke bridge-ID van het rootapparaat in de netwerktopologie. Het fungeert als een brug-ID van de verzendende brug, een identificatie van de verzendende poort.

Melding van topologiewijzigingen (TCN) BPDU

Er wordt één netwerkapparaat geselecteerd als rootbridge. De kortste afstand tot de rootbridge moet voor elk netwerkapparaat worden berekend op basis van de padkosten.

Voor elk LAN-segment wordt een aangewezen brug geselecteerd. Dit is ook het netwerkapparaat dat zich het dichtst bij de rootbridge bevindt, dus het moet worden doorgestuurd naar de root. Dit is de poort die het beste pad biedt van de brug naar elke rootbridge.

Verschillen tussen STP en RSTP

STP RSTP
In STP verzendt de bridge alleen een BPDU wanneer deze wordt beoordeeld op hun RP (rootprotocol) van RB (de rootbridge). RSTP zorgt ervoor dat de switch elke hallo-tijd BPDU kan verzenden.
STP omvat twee poorttypen: rootpoort en aangewezen poort De RSTP-methode omvat extra poorten, alternatieve poorten en back-uppoorten.

Samengevat

Het STP-protocol wordt gedefinieerd als een linkbeheerprotocol dat is ontworpen om redundante links te ondersteunen en het schakelen tussen lussen in het STP-netwerk stopt.

Land Omschrijving BPDU's verwerken Leer MAC
Inti Initialisatie van een poort. NEE NEE
invalide Administratieve staat die niet deelneemt aan standaard STP-bewerkingen. NEE Nee
Het blokkeren van De poort stuurt geen Ethernet-frames door. Ja (alleen BPDUS ontvangen en verwerken) Nee
Het luisteren In deze STP-status wordt de berekening van de lusvrije topologie uitgevoerd. De haven krijgt haar rol toebedeeld. Ja (BPDUS verzenden en ontvangen) NEE
Learning Het is een extra status om het doorsturen van Ethernet-frames te vertragen, waardoor u kunt voorkomen dat het netwerk overstroomt. Ja Ja (populaire MAC-adrestabel)
Expeditie Normale werking van het doorsturen van Ethernet-frames. Ja Ja