STP – объяснение протокола связующего дерева

Зачем нам нужен СТП?

Вот некоторые ситуации, когда протокол связующего дерева важен:

• Надежность (отказоустойчивость) сети увеличивается в геометрической прогрессии за счет введения резервирования.
• Коммутаторы рассылают трафик по всем портам, когда трафик необходимо отправить в пункт назначения, который еще не известен.
• Широковещательный и многоадресный трафик перенаправляется на все порты, кроме порта, на который поступил трафик.
• Протокол связующего дерева используется для создания логической топологии без петель из физической топологии, содержащей петли.

Как работает СТП? Пример

Связующие деревья используют алгоритм для поиска избыточных связей в LAN и выбрать лучшие пути. В основном он используется для пересылки или блокировки всех ссылок.

После этого процесса все ссылки без избыточных ссылок, скорее всего, перейдут в состояние пересылки. Избыточные ссылки, которые были не так хороши, как выбранные, будут блокироваться. Spanning Tree никогда не использует несколько ссылок на один и тот же пункт назначения. В Spanning Tree нет функции распределения нагрузки.

Виды СТП

Вот различные типы протоколов связующего дерева:

Стандарт	Описание	Аббревиатура
ИЭЭЭ 802Д.	Предотвращение петель Автоматическая переконфигурация дерева в случае каких-либо изменений Медленная конвергенция (до 50 бит/с)	STP
IEEE 802 Вт	Протокол быстрого связующего дерева Улучшенный STP с более быстрой конвергенцией Обратная совместимость с STP	RSTP
IEEE 802. 1 квартал	Виртуальная сеть Определение одного общего связующего дерева для всех VLAN.	КНТ
Cisco Запантентованная	По связующему дереву VLAN 1 экземпляр STP на каждую VLAN PVST+ — улучшенный вариант PVST.	PVRST+ илиR-PVST+
Cisco Запантентованная	Быстрое связующее дерево для каждой VLAN	PVRST+ илиR-PVST+
IEEE 802.1с	Множественный протокол связующего дерева Несколько экземпляров VLAN сопоставлены с 1 STP.	MSTP илиML STP

Критерии связующего дерева

Три критерия цикла связующего дерева помогают определить, находится ли интерфейс в состоянии пересылки:

• Все интерфейсы корневого моста должны быть переведены в состояние пересылки.
• Для других мостов, которые не являются корневым, порт, ближайший к корневому мосту, переводится в состояние пересылки.
• Мост с наименьшим административным расстоянием до корневого моста называется назначенным мостом.

Этап протокола STP

Четыре стадии состояний порта связующего дерева:

Блокирующее состояние

Состояние блокировки — это неназначенный порт, который никогда не участвует в пересылке кадров. Ограничение по времени составляет 20 секунд или неограниченно. Интерфейс всегда переходит в состояние блокировки при включении STP.

Состояние прослушивания

Состояние прослушивания — это первое состояние. Это интерфейс, который вводится после состояния блокировки. Интерфейс поможет вам определить что интерфейс, который должен участвовать в пересылке кадров.

Состояние прослушивания выполняет следующие функции:

• Отбрасывает кадры, полученные на порту
• Не запоминает адреса
• Получает BPDU

Состояние обучения

Состояние обучения помогает подготовиться к участию в пересылке кадров. Интерфейс позволяет нам войти в состояние обучения с панели прослушивания.

Состояние обучения выполняет следующие функции:

• Отбрасывает кадры, полученные на порту
• Получает BPDU
• Учит адреса

Состояние пересылки

Интерфейс в состоянии пересылки формирует пересылаемые кадры. Этот интерфейс переходит в состояние пересылки из состояния обучения, которое выполняет следующие функции:

• Получает и пересылает кадры, полученные на порту.
• Учит адреса
• Получает BPDU

Отключенное состояние

Это состояние не участвует в цикле связующего дерева, поскольку порт отключен административно, а его время также не ограничено.

Отключенный интерфейс выполняет следующие функции:

• Отбрасывает кадры, полученные на порту
• Не запоминает адреса
• Не получает BPDU

Важные термины, используемые в протоколе связующего дерева

Вот некоторые важные термины, используемые

Мост

Мост — важный компонент VTP, соединяющий два или более сегментов локальной сети.

Корневой мост (RB)

Это мост, который предлагает точку соединения для всех сегментов. Все мосты в локальной сети имеют путь к корню. STP позволяет автоматически выбирать корневой мост. Однако, если администратор сети STP захочет, он или она может изменить RB в соответствии с сетью.

Некорневой мост (NRB)

Полуденный корневой мост — это любой мост, не являющийся корневым мостом.

Корневой порт (RP)

Корневой порт — это порт, ведущий к корневому мосту.

Назначенный порт (DP):

Каждый сегмент локальной сети имеет 1 назначенный порт. Каждый мост также получает кадры от DP и пересылает их через свой RP к корневому мосту.

Идентификатор порта:

Идентификатор порта поможет вам выбрать корневой порт. Он состоит из настраиваемого 1-байтового значения приоритета и уникального номера порта каждого моста.

Стоимость пути (ПК):

Стоимость пути, также известная как ПК, помогает выбрать лучшую топологию с точки зрения скорости пересылки. STP использует концепцию стоимости пути.

Назначенные порты

Назначенный порт является отключенным портом и заблокирован администратором сети. Этот порт не может отправить пакет на другой коммутатор. Это также не заполненный MAC-адрес в таблице MAC.

Неназначенные порты

Неназначенный порт — это заблокированный порт коммутатора. Он также известен как заблокированный порт или иногда альтернативный порт. Он не может пересылать пакеты на следующий коммутатор. Он также не заполняет MAC-адрес в таблице MAC.

РСТП:

Протокол Rapid Spanning Tree (RSTP) — это сетевой протокол, обеспечивающий топологию без петель в сетях Ethernet.

Блоки данных протокола моста (BPDU)

Протокол связующего дерева требует, чтобы сетевое устройство STP обменивалось сообщениями, чтобы обеспечить топологию без петель. Эти сообщения называются BPDUS (блоки данных протокола моста). Каждое сетевое устройство отправляет BPDU, которые помогают обмениваться информацией о топологии.

BPDUS помогает коммутаторам выполнять следующие действия:

• Выберите один коммутатор, который будет выступать в качестве корня связующего дерева.
• BPDUS также помогает вычислить кратчайший путь от себя до корневого коммутатора, который обозначает один из коммутаторов как наиболее близкий к корневому для каждого сегмента локальной сети.
• Выберите один из его портов в качестве корневого порта (если это коммутатор без коммутатора).
• Выберите порт, который является частью алгоритма связующего дерева, называемого назначенными портами.
• Блокирует неназначенные порты.

Конфигурация БПДУ

Это уникальный идентификатор моста корневого устройства в топологии сети. Он действует как идентификатор передающего моста, идентификатор передающего порта.

Уведомление об изменении топологии (TCN) BPDU

В качестве корневого моста выбрано одно сетевое устройство. Кратчайшее расстояние до корневого моста должно рассчитываться для каждого сетевого устройства на основе стоимости пути.

Выбирается назначенный мост для каждого сегмента локальной сети. Это также сетевое устройство, ближайшее к корневому мосту, поэтому его следует перенаправить в корень. Это порт, который обеспечивает наилучший путь от моста к любому корневому мосту.

Различия между STP и RSTP

STP	RSTP
В STP мост отправляет BPDU только при проверке его RP (корневого протокола) из RB (корневого моста).	RSTP позволяет коммутатору отправлять BPDU в каждый момент приветствия.
STP включает два типа портов: корневой порт и назначенный порт.	Метод RSTP включает дополнительный порт, альтернативный порт и резервные порты.

Резюме

Протокол STP определяется как протокол управления каналами, предназначенный для поддержки резервных каналов, который останавливает коммутацию петель в сети STP.

Область	Описание	Обработка BPDU	Изучите MAC
Inti	Инициализация порта.	НЕТ	НЕТ
Отключена	Административное государство, не участвующее в стандартных операциях STP.	НЕТ	Нет
блокирование	Порт не пересылает кадры Ethernet.	Да (получать и обрабатывать только BPDUS)	Нет
Listening	В этом состоянии STP выполняется расчет топологии без петель. Порту отведена своя роль.	Да (отправка и получение BPDUS)	НЕТ
Learning	Это дополнительное состояние для задержки пересылки кадров Ethernet, которое помогает избежать перегрузки сети.	Да	Да (популярная таблица MAC-адресов)
Пересылка	Нормальная работа пересылки кадров Ethernet.	Да	Да