Protocolul de arbori de întindere, uneori doar denumit arbore de întindere, este Waze sau MapQuest al rețelelor Ethernet moderne, direcționând traficul pe cea mai eficientă rută bazată pe condiții în timp real.
Pe baza unui algoritm creat de informaticianul american Radia Perlman, în timp ce lucra pentru Digital Equipment Corporation (DEC) în 1985, scopul principal al Spanning Tree este de a preveni legăturile redundante și bucla căilor de comunicare în configurațiile complexe de rețea. Ca o funcție secundară, Spanning Tree poate direcționa pachetele în jurul punctelor de probleme pentru a se asigura că comunicațiile sunt capabile să treacă prin rețele care ar putea experimenta întreruperi.
Topologia arborelui de întindere vs. topologia inelului
Când organizațiile abia începeau să -și reunească calculatoarele în anii '80, una dintre cele mai populare configurații a fost rețeaua de inele. De exemplu, IBM a introdus tehnologia sa de jetoane proprii în 1985.
Într -o topologie de rețea de inele, fiecare nod se conectează cu alți doi, unul care stă în fața acestuia pe inel și unul care este poziționat în spatele acestuia. Semnalele călătoresc doar în jurul inelului într -o singură direcție, cu fiecare nod de -a lungul drumului, predând toate pachetele care se bucură în jurul inelului.
În timp ce rețelele de inele simple funcționează bine atunci când există doar o mână de computere, inelele devin ineficiente atunci când sute sau mii de dispozitive sunt adăugate la o rețea. Un computer ar putea avea nevoie să trimită pachete prin sute de noduri doar pentru a împărtăși informații cu un alt sistem într -o cameră adiacentă. Lățimea de bandă și debitul devin, de asemenea, o problemă atunci când traficul nu poate curge decât într -o direcție, fără un plan de rezervă dacă un nod de -a lungul drumului devine rupt sau excesiv de congestionat.
În anii 90, pe măsură ce Ethernet a devenit mai rapid (100Mbit/sec. Fast Ethernet a fost introdus în 1995), iar costul unei rețele Ethernet (poduri, comutatoare, cabluri) a devenit semnificativ mai ieftin decât tokenul, care se întinde pe Arbore a câștigat Lan Topology Wars and Token Token Inelul s -a stins repede.
Cum funcționează arborele de întindere
Spanning Tree este un protocol de redirecționare pentru pachetele de date. Este o parte de polițist în trafic și o parte a inginerului civil pentru autostrăzile de rețea prin care se deplasează datele. Se află la stratul 2 (stratul de legătură de date), deci este pur și simplu preocupat de mutarea pachetelor către destinația lor corespunzătoare, nu de ce fel de pachete sunt trimise sau de datele pe care le conțin.
Arborele de întindere a devenit atât de omniprezent încât utilizarea sa este definită înStandard de rețea IEEE 802.1D. Așa cum este definit în standard, poate exista o singură cale activă între orice două puncte finale sau stații pentru ca acestea să funcționeze corect.
Spanning Tree este conceput pentru a elimina posibilitatea ca datele care trec între segmentele de rețea să se blocheze într -o buclă. În general, buclele confundă algoritmul de redirecționare instalat în dispozitivele de rețea, ceea ce face ca dispozitivul să nu mai știe unde să trimită pachete. Acest lucru poate duce la duplicarea cadrelor sau la redirecționarea pachetelor duplicate către mai multe destinații. Mesajele se pot repeta. Comunicările pot reveni la un expeditor. Poate chiar să prăbușească o rețea dacă vor apărea prea multe bucle, consumând lățimea de bandă, fără câștiguri apreciabile, în timp ce blocarea altor trafic care nu sunt bucle.
Protocolul de arbori care se întindOprește formarea buclelorÎnchizând toate, cu excepția unei căi posibile pentru fiecare pachet de date. Porniți un arbore de utilizare a rețelei pentru a defini căile rădăcinii și podurile unde pot călători datele și închideți funcțional căile duplicate, ceea ce le face inactive și inutilizabile în timp ce este disponibilă o cale primară.
Rezultatul este că comunicațiile de rețea curg perfect indiferent de cât de complexă sau vaste devine o rețea. Într -un fel, Spanning Tree creează căi unice printr -o rețea pentru ca datele să călătorească folosind software în același mod în care inginerii de rețea au făcut utilizarea hardware -ului pe rețelele de bucle vechi.
Beneficii suplimentare ale arborelui de întindere
Motivul principal pentru care se folosește arborele de întindere este eliminarea posibilității de rutare a buclelor într -o rețea. Dar există și alte avantaje.
Deoarece spanning Tree este în căutarea și definirea constantă a căilor de rețea sunt disponibile pentru ca pachetele de date să călătorească, poate detecta dacă un nod care stă pe una dintre aceste căi primare a fost dezactivat. Acest lucru se poate întâmpla din mai multe motive, de la un eșec hardware la o nouă configurație a rețelei. Poate fi chiar o situație temporară bazată pe lățimea de bandă sau alți factori.
Atunci când Spanning Tree detectează că o cale primară nu mai este activă, acesta poate deschide rapid o altă cale care a fost închisă anterior. Poate trimite apoi date în jurul punctului de probleme, desemnând în cele din urmă ocolul ca noua cale primară sau trimiterea pachetelor înapoi la podul original, dacă ar deveni din nou disponibil.
În timp ce arborele original de întindere a fost relativ rapid în realizarea acestor conexiuni noi, după cum a fost necesar, în 2001, IEEE a introdus protocolul de arbore de întindere rapidă (RSTP). De asemenea, denumită versiunea 802.1W a protocolului, RSTP a fost conceput pentru a oferi o recuperare semnificativ mai rapidă ca răspuns la modificările de rețea, întreruperile temporare sau eșecul direct al componentelor.
Și în timp ce RSTP a introdus noi comportamente de convergență a căilor și roluri de port pentru a accelera procesul, a fost, de asemenea, conceput pentru a fi complet compatibil cu arborele de spanning original. Deci, este posibil ca dispozitivele cu ambele versiuni ale protocolului să funcționeze împreună pe aceeași rețea.
Deficiențe de copac de întindere
În timp ce Spanning Tree a devenit omniprezent în mulți ani după introducerea sa, există cei care susțin că estea venit timpul. Cea mai mare defecțiune a arborelui de întindere este că închide buclele potențiale din cadrul unei rețele prin oprirea potențialelor căi în care datele ar putea călători. În orice rețea dată folosind arborele spanning, aproximativ 40% din potențialele căi de rețea sunt închise la date.
În medii de rețea extrem de complexe, cum ar fi cele găsite în centrele de date, capacitatea de a se extinde rapid pentru a răspunde cererii este esențială. Fără limitările impuse de Spanning Tree, centrele de date s -ar putea deschide mult mai multă lățime de bandă, fără a fi nevoie de un hardware suplimentar de rețea. Aceasta este un fel de situație ironică, deoarece mediile complexe de rețea sunt motivul pentru care a fost creat Spanning Tree. Și acum protecția oferită de protocolul împotriva buclei este, într -un fel, care reține aceste medii înapoi de potențialul lor maxim.
O versiune rafinată a protocolului numit arbore de spanning cu instanță multiplă (MSTP) a fost dezvoltată pentru a utiliza LAN-uri virtuale și a permite ca mai multe căi de rețea să fie deschise în același timp, în timp ce împiedică să se formeze buclele. Dar chiar și cu MSTP, câteva căi de date potențiale rămân închise pe orice rețea dată care utilizează protocolul.
Au existat multe încercări independente nestandardizate, independente de a îmbunătăți restricțiile de lățime de bandă ale arborelui de întindere de-a lungul anilor. În timp ce proiectanții unora dintre ei au pretins succes în eforturile lor, majoritatea nu sunt complet compatibili cu protocolul de bază, ceea ce înseamnă că organizațiile trebuie să folosească modificările nestandardizate pe toate dispozitivele lor sau să găsească o modalitate de a le permite să existe cu Comutatoare care rulează arborele de întindere standard. În cele mai multe cazuri, costurile de menținere și susținere a mai multor arome de arbore de întindere nu merită efortul.
Va continua arborele spanning în viitor?
În afară de limitările lățimii de bandă din cauza căilor de rețea de închidere a copacilor, nu există prea multe gânduri sau eforturi pentru înlocuirea protocolului. Deși IEEE eliberează ocazional actualizări pentru a încerca să -l facă mai eficient, acestea sunt întotdeauna compatibile cu versiunile existente ale protocolului.
Într -un anumit sens, Spanning Tree respectă regula „Dacă nu este rupt, nu -l rezolva.” Arborele de întindere rulează independent pe fundalul majorității rețelelor pentru a menține curgerea traficului, pentru a împiedica formarea buclelor care induce prăbușiri și pentru a dirija traficul în jurul punctelor de probleme, astfel încât utilizatorii finali să nu știe niciodată dacă rețeaua lor experimentează temporar perturbări temporar ca parte a sa de zi cu zi Operații de zi. Între timp, pe backend, administratorii pot adăuga noi dispozitive în rețelele lor, fără a se gândi prea mult dacă vor putea sau nu să comunice cu restul rețelei sau cu lumea exterioară.
Din această cauză, este probabil ca arborele de întindere să rămână folosit pentru mulți ani următori. S -ar putea să existe unele actualizări minore din când în când, dar protocolul de arbore care se întind și toate caracteristicile critice pe care le îndeplinește sunt probabil aici pentru a rămâne.
Timpul post: 07-2023 nov
