STP – Protocolul Spanning Tree explicat

De ce avem nevoie de STP?

Iată o situație în care Protocolul Spanning Tree este important:

• Fiabilitatea (toleranța la erori) a rețelei este crescută exponențial prin introducerea redundanței.
• Comută traficul de inundații în toate porturile, atunci când traficul trebuie trimis către o destinație care nu este încă cunoscută.
• Traficul de difuzare și multicast este redirecționat către fiecare port, în afară de portul pe care a sosit traficul.
• Protocolul Spanning-Tree este folosit pentru a crea o topologie logică fără bucle dintr-o topologie fizică care are bucle.

Cum funcționează STP? Exemplu

Spanning Trees utilizează un algoritm pentru a căuta legăturile redundante în LAN și selectați cele mai bune căi. Este folosit în principal pentru a pune toate linkurile fie în redirecționare, fie în blocare.

După acest proces, toate legăturile fără o legătură redundantă sunt probabil în starea de redirecționare. Linkurile redundante care nu erau la fel de bune ca linkurile selectate ar fi blocate. Spanning Tree nu folosește niciodată mai multe link-uri către aceeași destinație. Nu există nicio funcție de partajare a încărcăturii cu Spanning Tree.

Tipuri de STP

Iată diferite tipuri de protocoale Spanning Tree:

Standard	Descriere	Abreviere
IEEE 802. 1D.	Prevenirea buclei Reconfigurarea automată a arborelui în cazul oricăror modificări Convergență lentă (până la 50 bps)	STP
IEEE 802. 1w	Protocolul Rapid Spanning Tree STP îmbunătățit cu convergență mai rapidă Compatibil cu STP	RSTP
IEEE 802. 1Q	LAN virtuală Definirea unui arbore de acoperire comun pentru toate VLAN-urile	CST
Cisco De proprietate	Per VLAN Spanning Tree 1 instanță STP per VLAN PVST + este o variantă îmbunătățită a PVST	PVRST+ sau R-PVST+
Cisco De proprietate	Per VLAN Rapid Spanning Tree	PVRST+ sau R-PVST+
IEEE 802.1s	Protocolul Multiple Spanning Tree Mai multe instanțe de VLAN mapate la 1 STP.	MSTP sauMl STP

Criterii pentru Spanning Tree

Cele trei criterii pentru bucla Spanning Tree vă ajută să decideți că interfața este în starea de redirecționare sunt:

• Toate interfețele de pe puntea rădăcină ar trebui să fie puse într-o stare de redirecționare.
• Pentru alte punți care nu sunt puntea rădăcină, portul care este cel mai apropiat de puntea rădăcină este pus într-o stare de redirecționare.
• Puntea cu cea mai mică distanță de administrare până la puntea rădăcină este cunoscută sub numele de punte desemnată.

Etapa protocolului STP

Patru etape ale statelor Spanning-Tree Port sunt:

Stare de blocare

Starea de blocare este un port nedesemnat și nu participă niciodată la redirecționarea cadrelor. Limita de timp este de 20 de secunde sau nelimitat. O interfață intră întotdeauna în starea de blocare când activați STP.

Starea de ascultare

Starea de ascultare este prima stare. Este o interfață care se intră după starea de blocare. Interfața vă ajută să determinați că interfața care ar trebui să participe la redirecționarea cadrelor.

Starea de ascultare îndeplinește următoarele funcții:

• Îndepărtează cadrele primite pe port
• Nu învață adrese
• Primește BPDU-uri

Starea de învățare

Starea de învățare ajută la pregătirea pentru participarea la redirecționarea cadrelor. Interfața ne permite să intrăm în starea de învățare din tabla de ascultare.

Starea de învățare îndeplinește următoarele funcții:

• Îndepărtează cadrele primite pe port
• Primește BPDU-uri
• Învață adrese

Statul de expediere

O interfață în starea de redirecționare formează cadrele înainte. Această interfață intră în starea de redirecționare din starea de învățare care îndeplinește următoarele funcții:

• Primește și transmite cadre care sunt primite pe port
• Învață adrese
• Primește BPDU-uri

Stat dezactivat

Această stare nu participă la bucla Spanning Tree, deoarece portul este dezactivat din punct de vedere administrativ și sincronizarea acestuia este, de asemenea, nelimitată.

O interfață dezactivată îndeplinește următoarele funcții:

• Îndepărtează cadrele primite pe port
• Nu învață adrese
• Nu primește BPDU-uri

Termeni importanți utilizați în Protocolul Spanning Tree

Iată câțiva termeni importanți folosiți

Bridge

Bridge este o componentă importantă a VTP, care conectează două sau mai multe segmente LAN.

Podul rădăcinilor (RB)

Este podul care oferă un punct de interconectare pentru toate segmentele. Toate podurile dintr-o rețea LAN au o cale către rădăcină. STP vă permite să selectați automat puntea rădăcină. Cu toate acestea, dacă administratorul rețelei STP dorește, el sau ea poate schimba RB în funcție de rețea.

Pod non-rădăcină (NRB)

Un pod noon-root este orice punte care nu este puntea rădăcină.

Port rădăcină (RP)

Portul rădăcină este un port care duce către Podul Rădăcină.

Port desemnat (DP):

Fiecare segment LAN are 1 Port Desemnat. Fiecare punte primește, de asemenea, cadrele de la DP și le transmite prin RP-ul său către Podul Rădăcină.

ID portul:

ID-ul portului vă ajută să decideți portul rădăcină. Acesta constă dintr-o valoare configurabilă de prioritate de 1 octet și un număr unic de port pentru fiecare punte.

Costul căii (PC):

Path Cost, care este cunoscut și numit PC, ajută la alegerea celei mai bune topologii în ceea ce privește viteza de redirecționare. STP folosește conceptul Path Cost.

Porturi desemnate

Un port desemnat este un port dezactivat și este blocat de un administrator de rețea. Acest port nu poate trimite un pachet către un alt comutator. De asemenea, nu este o adresă MAC populată pe tabelul MAC.

Porturi nedesemnate

Un port nedesemnat este un port de comutare care este blocat. Este cunoscut și ca port blocat sau, uneori, port alternativ. Nu poate trimite pachete către următorul comutator. De asemenea, nu populează Adresa mac în tabelul MAC.

RSTP:

Protocolul Rapid Spanning Tree (RSTP) este un protocol de rețea care asigură o topologie fără bucle pentru rețelele Ethernet.

Bridge Protocol Data Units (BPDU)

Protocolul Spanning Tree necesită un dispozitiv de rețea STP pentru a schimba mesaje pentru a ajuta la o topologie logică fără bucle. Aceste mesaje se numesc BPDUS (Bridge Protocol Data Units). Fiecare dispozitiv de rețea trimite BPDU, care ajută la schimbul de informații de topologie.

BPDUS ajută comutatoarele să facă următoarele:

• Selectați un singur comutator care va acționa ca rădăcină a arborelui care se întinde
• BPDUS ajută, de asemenea, la calcularea celei mai scurte căi de la sine la comutatorul rădăcină, care este desemnat unul dintre comutatoare ca fiind cel mai apropiat de unul de rădăcină pentru fiecare segment LAN.
• Selectați unul dintre porturile sale ca port rădăcină (dacă este un comutator no)
• Preluați portul care face parte din algoritmul spanning tree numit porturi desemnate.
• Blochează porturile nedesemnate.

Configurare BPDU

Este un ID unic de punte al dispozitivului rădăcină în topologia rețelei. Acesta acționează ca un ID de punte al podului de transmisie, un identificator al portului de transmisie.

Notificare de modificare a topologiei (TCN) BPDU

Un dispozitiv de rețea este selectat ca punte rădăcină. Cea mai scurtă distanță până la puntea rădăcină ar trebui calculată pentru fiecare dispozitiv de rețea pe baza costului căii.

Este selectat un pod desemnat pentru fiecare segment LAN. Acesta este, de asemenea, dispozitivul de rețea cel mai apropiat de puntea rădăcină, deci ar trebui să fie redirecționat către rădăcină. Acesta este portul care oferă cea mai bună cale de la punte la orice punte rădăcină.

Diferențele dintre STP și RSTP

STP	RSTP
În STP, puntea trimite o BPDU numai atunci când este revizuită pe RP (protocolul rădăcină) de la RB (puntea rădăcină).	RSTP permite comutatorului să trimită BPDU la fiecare oră de salut.
STP include două tipuri de porturi: Port rădăcină și Port desemnat	Metoda RSTP include port suplimentar, port alternativ și porturi de rezervă.

Rezumat

Protocolul STP este definit ca un protocol de gestionare a legăturilor conceput pentru a suporta legături redundante care oprește comutarea buclelor în rețeaua STP.

Stat	Descriere	Procesați BPDU-uri	Învață MAC
Inti	Inițializarea unui port.	NU	NU
Invalid	Stat administrativ care nu participă la operațiunile standard STP.	NU	Nu
Blocarea	Portul nu transmite cadre Ethernet.	Da (primiți și procesați numai BPDUS)	Nu
Ascultare	Calculul topologiei fără buclă se realizează în această stare STP. Portului i se atribuie rolul său.	Da (trimite și primit BPDUS)	NU
Learning	Este o stare suplimentară pentru a întârzia transmiterea cadrelor Ethernet, ceea ce vă ajută să evitați inundarea rețelei.	Da	Da (tabelul de adrese MAC popular)
Transmiterea	Funcționarea normală a redirecționării cadrelor Ethernet.	Da	Da