STP – Spanning Tree Protocol forklart

Hva er STP?

STP er en koblingsadministrasjonsprotokoll utviklet for å støtte redundante koblinger som stopper svitsjing av sløyfer i STP-nettverket. Det er en Layer 2-protokoll som kjører på broer og svitsjer, som bør være aktivert på svitsjgrensesnittene. IEEE standardiserte STP-protokoller som IEE 802.1D. Den fullstendige formen for STP er Spanning Tree Protocol.

Hvorfor trenger vi STP?

Her er en situasjon når Spanning Tree Protocol er viktig:

Påliteligheten (feiltoleransen) til nettverket øker eksponentielt ved innføring av redundans.
Bytter flomtrafikk ut alle porter, når trafikken må sendes til en destinasjon som ennå ikke er kjent.
Broadcast- og multicast-trafikk videresendes til hver port, bortsett fra porten som trafikken kom til.
Spanning-Tree Protocol brukes til å lage en løkkefri logisk topologi fra en fysisk topologi som har løkker.

Hvordan fungerer STP? Eksempel

Spennende trær bruker en algoritme for å søke etter de overflødige koblingene i LAN og velg de beste veiene. Den brukes hovedsakelig til å sette alle lenker i enten videresending eller blokkering.

Etter denne prosessen vil sannsynligvis alle koblingene uten en redundant kobling være i videresendingstilstand. De overflødige koblingene som ikke var like gode som de valgte koblingene ville blokkere. Spanning Tree bruker aldri flere lenker til samme destinasjon. Det er ingen lastdelingsfunksjon med Spanning Tree.

Typer STP

Her er forskjellige typer Spanning Tree Protocols:

standard	Tekniske beskrivelser	Forkortelse
IEEE 802. 1D.	Sløyfeforebygging Automatisk rekonfigurering av treet i tilfelle endringer Langsom konvergens (opptil 50 bps)	STP
IEEE 802. 1w	Rapid Spanning Tree Protocol Forbedret STP med raskere konvergens Bakoverkompatibel med STP	RSTP
IEEE 802. 1Q	Virtuelt LAN Definerer ett felles spenntre for alle VLAN	CST
Cisco Proprietær	Per VLAN Spanning Tree 1STP-forekomst per VLAN PVST + er en forbedret variant av PVST	PVRST+ ellerR-PVST+
Cisco Proprietær	Per VLAN Rapid Spanning Tree	PVRST+ ellerR-PVST+
IEEE 802.1s	Multiple Spanning Tree-protokoll Flere forekomster av VLAN kartlagt til 1 STP.	MSTP eller Ml STP

Kriterier for Spanning Tree

De tre kriteriene for Spanning Tree-løkke hjelper til med å bestemme at grensesnittet er i videresendingstilstanden:

Alle grensesnitt på rotbroen bør settes i videresendingstilstand.
For andre bruer som ikke er rotbro, settes porten som er nærmest rotbroen i fremsendingstilstand.
Broen med den laveste adminavstanden til rotbroen er kjent som den utpekte broen.

Stadium av STP-protokollen

Fire stadier av Spanning-Tree Port-stater er:

Blokkerende stat

Blokktilstand er en ikke-utpekt port, og den deltar aldri i framevideresending. Tidsgrensen er 20 sekunder eller ubegrenset. Et grensesnitt går alltid inn i blokkeringstilstand når du aktiverer STP.

Lyttestat

Lyttetilstanden er den første tilstanden. Det er et grensesnitt som legges inn etter blokkeringstilstanden. Grensesnittet hjelper deg å bestemme at grensesnittet som skal delta i frame forwarding.

Lyttetilstanden utfører følgende funksjoner:

Kaster rammer mottatt på porten
Lærer ikke adresser
Mottar BPDUer

Læringstilstand

Læringstilstand bidrar til å forberede seg til å delta i frame forwarding. Grensesnittet lar oss gå inn i læringstilstanden fra lyttelisten.

Læringstilstand utfører følgende funksjoner:

Kaster rammer mottatt på porten
Mottar BPDUer
Lærer adresser

Videresendingsstat

Et grensesnitt i videresendingstilstanden danner foroverrammene. Dette grensesnittet går inn i videresendingstilstanden fra læringstilstanden som utfører følgende funksjoner:

Mottar og videresender rammer som mottas på porten
Lærer adresser
Mottar BPDUer

Deaktivert tilstand

Denne staten deltar ikke i Spanning Tree-løkken fordi porten er administrativt deaktivert, og timingen er også ubegrenset.

Et deaktivert grensesnitt utfører følgende funksjoner:

Kaster rammer mottatt på porten
Lærer ikke adresser
Mottar ikke BPDUer

Viktige termer brukt i Spanning Tree Protocol

Her er noen viktige begreper som brukes

Bridge

Bridge er en viktig komponent i VTP, som kobler sammen to eller flere LAN-segmenter.

Root Bridge (RB)

Det er broen som tilbyr et sammenkoblingspunkt for alle segmenter. Alle broene i et LAN har en vei til roten. STP lar deg velge rotbroen automatisk. Men hvis STP-nettverksadministratoren ønsker det, kan han eller hun endre RB i henhold til nettverket.

Non-Root Bridge (NRB)

En middagsrotbro er enhver bro som ikke er rotbroen.

Rotport (RP)

Rotporten er en port som leder mot Rotbroen.

Utpekt havn (DP):

Hvert LAN-segment har 1 utpekt port. Hver bro mottar også rammene fra DP og sender dem videre gjennom sin RP mot rotbroen.

Port ID:

Port-ID-en hjelper deg med å bestemme rotporten. Den består av en konfigurerbar 1-byte prioritetsverdi og et unikt portnummer for hver bro.

Banekostnad (PC):

Path Cost, som også kalles PC, er med på å bestemme den beste topologien med hensyn til videresendingshastighet. STP bruker konseptet Path Cost.

Utpekte havner

En utpekt port er en deaktivert port, og den er blokkert av en nettverksadministrator. Denne porten kan ikke sende en pakke til en annen svitsj. Det er heller ikke en utfylt MAC-adresse på MAC-tabellen.

Ikke-utpekte porter

En ikke-utpekt port er en svitsjport som er blokkert. Det er også kjent som en blokkert port, eller noen ganger en alternativ port. Den kan ikke videresende pakker til neste svitsj. Den fyller heller ikke ut MAC-adresse i MAC-tabellen.

RSTP:

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) er en nettverksprotokoll som sikrer en sløyfefri topologi for Ethernet-nettverk.

Bridge Protocol Data Units (BPDU)

Spanning Tree Protocol krever en STP-nettverksenhet for å utveksle meldinger for å hjelpe fra en sløyfefri logikktopologi. Disse meldingene kalles BPDUS (Bridge Protocol Data Units). Hver nettverksenhet sender BPDUer, som hjelper til med å utveksle topologiinformasjon.

BPDUS hjelper brytere til å gjøre følgende:

Velg en enkelt bryter som vil fungere som roten til spenningstreet
BPDUS hjelper også med å beregne den korteste veien fra seg selv til rotsvitsjen, som er utpekt som en av svitsjene som nærmest en til roten for hvert LAN-segment.
Velg en av portene som en rotport (hvis det er en no-svitsj)
Hent porten som er en del av spenntreet-algoritmen kalt utpekte porter.
Blokkerer ikke-utpekte porter.

Konfigurasjon BPDU

Det er en unik bro-ID for rotenheten i nettverkstopologien. Den fungerer som en bro-ID for sendebroen, en identifikator for sendeporten.

Topology Change Notification (TCN) BPDU

Én nettverksenhet er valgt som rotbro. Den korteste avstanden til rotbroen bør beregnes for hver nettverksenhet basert på banekostnaden.

En utpekt bro for hvert LAN-segment er valgt. Dette er også nettverksenheten nærmest rotbroen, så den bør videresendes til roten. Dette er porten som gir den beste veien fra broen til enhver rotbro.

Forskjeller mellom STP og RSTP

STP	RSTP
I STP sender broen bare ut en BPDU når den vurderes på deres RP (rotprotokoll) fra RB (rotbroen).	RSTP gjør det mulig for bryteren å sende ut BPDU hver gang.
STP inkluderer to porttyper: Root Port og Designated Port	RSTP-metoden inkluderer ekstra port, alternativ port og sikkerhetskopiporter.

Sammendrag

STP-protokoll er definert som en koblingsadministrasjonsprotokoll designet for å støtte redundante koblinger som stopper å bytte sløyfer i STP-nettverket.

Tilstand	Tekniske beskrivelser	Behandle BPDUer	Lær MAC
Inti	Initialisering av en port.	NEI	NEI
Deaktivert	Administrativ stat som ikke deltar i STP-standardoperasjoner.	NEI	Nei
blokkerer	Porten videresender ikke Ethernet-rammer.	Ja (motta og behandle bare BPDUS)	Nei
Lytting	Beregning av sløyfefri topologi utføres i denne STP-tilstanden. Havnen er tildelt sin rolle.	Ja (send og mottok BPDUS)	NEI
Learning	Det er en tilleggstilstand for å forsinke videresending av Ethernet-rammer, noe som hjelper deg å unngå å oversvømme nettverket.	Ja	Ja (populær MAC-adressetabell)
Videresending	Normal drift av videresending av Ethernet-rammer.	Ja	Ja