STP – Yayılan Ağaç Protokolünün Açıklaması

STP nedir?

Spanning Tree Protocol (STP), ağda anahtarlama döngülerini önlerken yedekli bağlantıları desteklemek üzere tasarlanmış bir bağlantı yönetim protokolüdür. 2 Katmanı Köprüler ve anahtarlar üzerinde çalışan ve anahtar arayüzlerinde etkinleştirilmesi gereken bir protokoldür. IEEE bunu IEEE 802.1D olarak standartlaştırmıştır.

Neden STP'ye ihtiyacımız var?

Yedek bağlantılar hata toleransını artırır, ancak döngü önleme mekanizması olmadan tehlikeli anahtarlama döngüleri de oluşturabilirler. İşte Spanning Tree Protokolünün önem kazandığı durumlar:

• Yedeklilik eklenmesiyle ağın güvenilirliği (hata toleransı) önemli ölçüde artar.
• Hedefi henüz bilinmeyen bir yere ulaşması gerektiğinde, anahtarlar tüm portlardan trafiği dışarıya yönlendirir.
• Yayın ve çoklu yayın trafiği, geldiği port hariç tüm portlardan dışarı iletilir.
• STP, döngüler içeren fiziksel bir topolojiden döngüsüz bir mantıksal topoloji oluşturur.

STP nasıl çalışır? Örnek

Yayılma ağacı, gereksiz bağlantıları aramak için bir algoritma kullanır. LAN ve en iyi yolları seçer. Her bağlantıyı ya yönlendirme ya da engelleme durumuna getirir.

Bu işlemden sonra, yedek alternatifi olmayan bağlantılar iletme durumunda kalır. En iyi yol olarak seçilmeyen yedek bağlantılar engelleme durumuna getirilir. Spanning Tree, aynı hedefe birden fazla bağlantı kullanmadığı için yük paylaşımı sağlamaz.

STP Türleri

İşte farklı Spanning Tree Protokolü türleri:

Standart	Açıklama	Kısaltma
IEEE 802.1D	Döngü önleme; herhangi bir değişiklikten sonra ağacın otomatik olarak yeniden yapılandırılması; yavaş yakınsama (50 saniyeye kadar)	STP
IEEE 802.1w — Hızlı Yayılma Ağacı Protokolü	Daha hızlı yakınsama özelliğine sahip geliştirilmiş STP; STP ile geriye dönük uyumlu.	RSTP
IEEE 802.1Q — Sanal Yerel Ağ	Tüm VLAN'lar için ortak bir yayılma ağacı tanımlar.	CST
Cisco tescilli — VLAN Başına Yayılma Ağacı	Her VLAN için bir STP örneği; PVST+, PVST'nin geliştirilmiş bir varyantıdır.	PVST+
Cisco tescilli — VLAN Başına Hızlı Spanning Tree	Hızlı, VLAN bazlı yakınsama	PVRST+ / R-PVST+
IEEE 802.1s — Çoklu Yayılma Ağacı Protokolü	Tek bir STP örneğine eşlenmiş birden fazla VLAN.	MSTP

Yayılan Ağaç Kriterleri

Hangi arayüzlerin yönlendirme durumuna alınacağına üç kriter karar verir:

• Kök köprü üzerindeki tüm arayüzler iletme durumuna getirilir.
• Kök köprü olmayan köprüler için, kök köprüye en yakın port (en düşük yol maliyeti) yönlendirme durumuna getirilir.
• Bir segmentteki ana köprüye olan yol maliyeti en düşük olan köprü, belirlenmiş köprü olarak bilinir.

STP Protokolünün Aşamaları

Aşağıdaki diyagramda gösterildiği gibi, bir Spanning Tree portu trafiği iletmeden önce birkaç durumdan geçer:

Engelleme Durumu

Engelleme portu, çerçeve iletimine asla katılmayan, atanmamış bir porttur. Zamanlayıcısı 20 saniyedir (maksimum yaş değeri). Bir arayüz, STP'yi etkinleştirdiğinizde her zaman engelleme durumuna geçer.

Dinleme Durumu

Dinleme durumu, bir portun engelleme işleminden sonra girdiği ilk geçiş durumudur. Burada port, çerçeve iletimine katılıp katılmayacağına karar verir. Dinleme durumu aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

• Bağlantı noktasında alınan çerçeveleri atar
• MAC adreslerini öğrenmez.
• BPDU'ları alır

Öğrenme Durumu

Öğrenme durumu, bağlantı noktasını çerçeve yönlendirmesine katılmaya hazırlar. Bir bağlantı noktası dinleme durumundan öğrenme durumuna geçer ve aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

• Bağlantı noktasında alınan çerçeveleri atar
• BPDU'ları alır
• Öğrenir MAC adresleri

İletim Durumu

İletim durumundaki bir port, çerçeveleri iletir. Öğrenme durumundan iletim durumuna geçer ve aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

• Port üzerinden alınan çerçeveleri alır ve iletir.
• MAC adreslerini öğrenir.
• BPDU'ları alır

Engelli Durumu

Devre dışı bırakılmış bir port, yönetimsel olarak kapatıldığı için Spanning Tree'ye katılmaz; zamanlaması sınırsızdır. Devre dışı bırakılmış bir arayüz aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

• Bağlantı noktasında alınan çerçeveleri atar
• MAC adreslerini öğrenmez.
• BPDU'ları almıyor

Yayılan Ağaç Protokolünde kullanılan önemli terimler

İşte STP'de kullanılan bazı önemli terimler:

Köprü

Köprü, iki veya daha fazla LAN segmentini birbirine bağlayan STP'nin önemli bir bileşenidir.

Kök Köprü (RB)

Kök köprü, tüm segmentler için bir bağlantı noktası sunar ve bir LAN'daki her köprünün ona giden bir yolu vardır. STP, kök köprüyü otomatik olarak seçer, ancak bir ağ yöneticisi gerektiğinde bunu değiştirebilir.

Kök Dışı Köprü (NRB)

Kök köprü olmayan köprü, kök köprü olmayan herhangi bir köprüdür.

Kök Bağlantı Noktası (RP)

Kök bağlantı noktası, kök köprüye giden bağlantı noktasıdır.

Belirlenmiş Liman (DP)

Her LAN segmentinin belirlenmiş bir portu vardır. Her köprü, belirlenmiş portundan gelen çerçeveleri alır ve bunları kök portu üzerinden kök köprüye iletir.

bağlantı noktası kimliği

Bağlantı noktası kimliği, kök bağlantı noktasının belirlenmesine yardımcı olur. Yapılandırılabilir 1 baytlık öncelik değerinden ve her köprü için benzersiz bir bağlantı noktası numarasından oluşur.

Yol Maliyeti (PC)

Yol maliyeti, iletim hızı açısından en iyi topolojiyi belirlemeye yardımcı olur; düşük bant genişliğine sahip bir bağlantı daha yüksek maliyete sahiptir. STP, kök köprüye giden en kısa yolu seçmek için yol maliyetini kullanır.

Belirlenmemiş Liman

Belirlenmemiş port, engellenmiş veya alternatif port olarak da adlandırılan, anahtarlama noktasında engellenen bir porttur. Çerçeveleri bir sonraki anahtarlama noktasına iletemez ve MAC adres tablosunu doldurmaz.

RSTP

Hızlı Spanning Tree Protokolü (RSTP), Ethernet ağları için döngüsüz bir topoloji sağlayan ve orijinal STP'ye göre çok daha hızlı yakınsama sağlayan bir ağ protokolüdür.

Köprü Protokolü Veri Birimleri (BPDU)

Spanning Tree Protocol (TPP), ağ cihazlarının döngüsüz bir mantıksal topoloji oluşturabilmeleri için mesaj alışverişinde bulunmalarını gerektirir. Bu mesajlara BPDU (Bridge Protocol Data Units) denir. Her ağ cihazı, topoloji bilgilerini paylaşmak için BPDU gönderir.

BPDU'lar, anahtarların aşağıdaki işlemleri yapmasına yardımcı olur:

• Yayılma ağacının kökü olarak görev yapacak tek bir anahtar seçin.
• Her bir LAN segmenti için, her bir anahtardan kök anahtara giden en kısa yolu hesaplayın ve bir anahtarı köke en yakın anahtar olarak belirleyin.
• Her bir anahtarda, kök anahtar değilse, bir bağlantı noktasını kök bağlantı noktası olarak seçin.
• Bağlantı ağacının parçası olan limanları belirlenmiş limanlar olarak tanımlayın.
• Belirlenmemiş portları engelleyin.

Yapılandırma BPDU

Bir yapılandırma BPDU'su, kök aygıtın köprü kimliğini ve diğer aygıtın köprü kimliğini taşır. transmitköprü ve bir tanımlayıcı transmitting limanı.

Topoloji Değişikliği Bildirimi (TCN) BPDU

Bir anahtar, ağ topolojisinde bir değişiklik (örneğin bir bağlantının kurulması veya kesilmesi) algıladığında kök köprüye doğru bir TCN BPDU gönderir. Kök köprü daha sonra her anahtara, eski kayıtların hızlı bir şekilde temizlenmesi için MAC adres tablosu eskime süresini kısaltmasını emreder.

STP ve RSTP arasındaki farklar

Aşağıdaki tabloda STP ve RSTP arasındaki temel farklar vurgulanmıştır:

STP	RSTP
STP'de, bir köprü yalnızca kök köprüden kendi kök portuna bir BPDU aldığında bir BPDU gönderir.	RSTP, her anahtarın her "hello" aralığında bir BPDU göndermesini sağlar.
STP, iki port rolü tanımlar: kök port ve atanmış port.	RSTP iki rol daha ekler: alternatif port ve yedek port.

STP Liman Devletleri Referans Tablosu

Aşağıdaki tabloda her bir STP portunun durumu, BPDU'ları işleyip işlemediği ve MAC adreslerini öğrenip öğrenmediği özetlenmiştir:

Eyalet	Açıklama	BPDU'ları işleyin	MAC'i öğrenin
İçinde	Bir bağlantı noktasının başlatılması.	Yok hayır	Yok hayır
Yayından kaldırıldı	Standart atıksu arıtma işlemlerine katılmayan idari devlet.	Yok hayır	Yok hayır
bloke etme	Bu port Ethernet çerçevelerini iletmiyor.	Evet (yalnızca BPDU'ları alır ve işler)	Yok hayır
Dinleme	Bu aşamada döngüsüz topoloji hesaplanır ve porta rolü atanır.	Evet (BPDU gönderiyor ve alıyor)	Yok hayır
Öğrenme	Ağda aşırı yüklenmeyi önlemek için çerçeve iletimini geciktiren ek bir durum.	Evet	Evet (MAC adres tablosunu doldurur)
Forwarding	Normal çalışma, Ethernet çerçevelerinin iletilmesi.	Evet	Evet

SSS