Die Spanning Tree-protokol, wat soms net na verwys word as Spanning Tree, is die Waze of MapQuest van moderne Ethernet-netwerke, wat verkeer langs die doeltreffendste roete rig op grond van intydse toestande.
Gebaseer op 'n algoritme wat deur die Amerikaanse rekenaarwetenskaplike Radia Perlman geskep is terwyl sy in 1985 vir Digital Equipment Corporation (DEC) gewerk het, is die primêre doel van Spanning Tree om oortollige skakels en die herhaling van kommunikasiepaaie in komplekse netwerkkonfigurasies te voorkom. As 'n sekondêre funksie kan Spanning Tree pakkies om moeilikheidsplekke rondstuur om te verseker dat kommunikasie deur netwerke kan spoel wat moontlik ontwrigtings ondervind.
Spanning Tree-topologie vs. Ringtopologie
Toe organisasies net begin om hul rekenaars in die 1980's te netwerk, was een van die gewildste konfigurasies die ringnetwerk. Byvoorbeeld, IBM het sy eie Token Ring-tegnologie in 1985 bekendgestel.
In 'n ringnetwerktopologie verbind elke nodus met twee ander, een wat voor dit op die ring sit en een wat agter dit geplaas is. Seine beweeg slegs om die ring in 'n enkele rigting, met elke knoop langs die pad wat enige en alle pakkies om die ring loop.
Terwyl eenvoudige ringnetwerke goed werk wanneer daar net 'n handjievol rekenaars is, word ringe ondoeltreffend wanneer honderde of duisende toestelle by 'n netwerk gevoeg word. 'n Rekenaar sal dalk pakkies deur honderde nodusse moet stuur net om inligting met een ander stelsel in 'n aangrensende kamer te deel. Bandwydte en deurvloei word ook 'n probleem wanneer verkeer net in een rigting kan vloei, met geen rugsteunplan as 'n nodus langs die pad stukkend of oorvol raak nie.
In die 90's, soos Ethernet vinniger geword het (100Mbit/sek. Fast Ethernet is in 1995 bekendgestel) en die koste van 'n Ethernet-netwerk (brûe, skakelaars, bekabeling) aansienlik goedkoper as Token Ring geword het, het Spanning Tree die LAN-topologie-oorloë gewen en Token Ring het vinnig verdwyn.
Hoe Spanning Tree Werk
Spanning Tree is 'n aanstuurprotokol vir datapakkies. Dit is een deel verkeersman en een deel siviele ingenieur vir die netwerk snelweë waardeur data beweeg. Dit sit op Laag 2 (dataskakellaag), so dit is bloot gemoeid met die verskuiwing van pakkies na hul toepaslike bestemming, nie watter soort pakkies gestuur word of die data wat dit bevat nie.
Spanning Tree het so alomteenwoordig geword dat die gebruik daarvan in dieIEEE 802.1D-netwerkstandaard. Soos gedefinieer in die standaard, kan slegs een aktiewe pad tussen enige twee eindpunte of stasies bestaan sodat hulle behoorlik kan funksioneer.
Spanning Tree is ontwerp om die moontlikheid uit te skakel dat data wat tussen netwerksegmente deurgee, in 'n lus sal vashaak. Oor die algemeen verwar lusse die aanstuuralgoritme wat in netwerktoestelle geïnstalleer is, wat dit so maak dat die toestel nie meer weet waarheen om pakkies te stuur nie. Dit kan lei tot die duplisering van rame of die aanstuur van duplikaatpakkies na verskeie bestemmings. Boodskappe kan herhaal word. Kommunikasie kan terugbons na 'n sender. Dit kan selfs 'n netwerk ineenstort as te veel lusse begin voorkom, wat bandwydte opvreet sonder enige noemenswaardige winste, terwyl ander nie-lusverkeer verhoed om deur te kom.
Die Spanning Tree Protocolkeer dat lusse vormdeur alle moontlike roetes behalwe een vir elke datapakket af te sluit. Skakelaars op 'n netwerk gebruik Spanning Tree om wortelpaaie en brûe te definieer waar data kan beweeg, en funksioneel sluit duplikaatpaaie af, wat hulle onaktief en onbruikbaar maak terwyl 'n primêre pad beskikbaar is.
Die resultaat is dat netwerkkommunikasie naatloos vloei, ongeag hoe kompleks of groot 'n netwerk word. Op 'n manier skep Spanning Tree enkele paaie deur 'n netwerk vir data om te reis met behulp van sagteware op baie dieselfde manier as wat netwerkingenieurs gedoen het met hardeware op die ou lusnetwerke.
Bykomende voordele van Spanning Tree
Die primêre rede waarom Spanning Tree gebruik word, is om die moontlikheid van roetering van lusse binne 'n netwerk uit te skakel. Maar daar is ook ander voordele.
Omdat Spanning Tree voortdurend soek na en definieer watter netwerkpaaie beskikbaar is vir datapakkies om deur te reis, kan dit opspoor of 'n nodus wat langs een van daardie primêre paaie sit, gedeaktiveer is. Dit kan om 'n verskeidenheid redes gebeur, wat wissel van 'n hardewarefout tot 'n nuwe netwerkkonfigurasie. Dit kan selfs 'n tydelike situasie wees gebaseer op bandwydte of ander faktore.
Wanneer Spanning Tree bespeur dat 'n primêre pad nie meer aktief is nie, kan dit vinnig 'n ander pad oopmaak wat voorheen gesluit was. Dit kan dan data om die moeilikheidsplek stuur, uiteindelik die ompad as die nuwe primêre pad aanwys, of pakkies terugstuur na die oorspronklike brug sou dit weer beskikbaar word.
Terwyl die oorspronklike Spanning Tree relatief vinnig daardie nuwe verbindings gemaak het soos nodig, het die IEEE in 2001 die Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) bekendgestel. Ook na verwys as die 802.1w-weergawe van die protokol, is RSTP ontwerp om aansienlik vinniger herstel te verskaf in reaksie op netwerkveranderinge, tydelike onderbrekings of die volstrekte mislukking van komponente.
En terwyl RSTP nuwe padkonvergensiegedrag en brugpoortrolle bekendgestel het om die proses te versnel, is dit ook ontwerp om ten volle agteruit versoenbaar te wees met die oorspronklike Spanning Tree. Dit is dus moontlik vir toestelle met albei weergawes van die protokol om saam op dieselfde netwerk te werk.
Tekortkominge van Spanning Tree
Terwyl Spanning Tree alomteenwoordig geword het oor die jare na sy bekendstelling, is daar diegene wat redeneer dat dittyd het aangebreek. Die grootste fout van Spanning Tree is dat dit potensiële lusse binne 'n netwerk afsluit deur potensiële paaie af te sluit waar data kan beweeg. In enige gegewe netwerk wat Spanning Tree gebruik, is ongeveer 40% van die potensiële netwerkpaaie vir data gesluit.
In uiters komplekse netwerkomgewings, soos dié wat binne datasentrums voorkom, is die vermoë om vinnig op te skaal om aan die vraag te voldoen, van kritieke belang. Sonder die beperkings wat deur Spanning Tree opgelê word, kan datasentrums baie meer bandwydte oopmaak sonder die behoefte aan bykomende netwerkhardeware. Dit is soort van 'n ironiese situasie, want komplekse netwerkomgewings is hoekom Spanning Tree geskep is. En nou hou die beskerming wat die protokol teen lus bied, op 'n manier daardie omgewings terug van hul volle potensiaal.
'n Verfynde weergawe van die protokol genaamd Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) is ontwikkel om virtuele LAN's te gebruik en in staat te stel om meer netwerkpaaie op dieselfde tyd oop te maak, terwyl dit steeds voorkom dat lusse vorm. Maar selfs met MSTP bly 'n hele paar potensiële datapaaie gesluit op enige gegewe netwerk wat die protokol gebruik.
Daar was baie nie-gestandaardiseerde, onafhanklike pogings om die bandwydtebeperkings van Spanning Tree oor die jare te verbeter. Alhoewel die ontwerpers van sommige van hulle sukses behaal het in hul pogings, is die meeste nie heeltemal versoenbaar met die kernprotokol nie, wat beteken dat organisasies óf die nie-gestandaardiseerde veranderinge op al hul toestelle moet gebruik óf 'n manier moet vind om hulle toe te laat om te bestaan met skakelaars loop standaard Spanning Tree. In die meeste gevalle is die koste van die instandhouding en ondersteuning van veelvuldige geure van Spanning Tree nie die moeite werd nie.
Sal Spanning Tree in die toekoms voortduur?
Afgesien van die beperkings in bandwydte as gevolg van Spanning Tree wat netwerkpaaie sluit, word daar nie baie gedink of moeite gedoen om die protokol te vervang nie. Alhoewel IEEE soms opdaterings vrystel om dit doeltreffender te probeer maak, is dit altyd agteruit versoenbaar met bestaande weergawes van die protokol.
In 'n sekere sin volg Spanning Tree die reël van "As dit nie gebreek is nie, moenie dit regmaak nie." Spanning Tree loop onafhanklik in die agtergrond van die meeste netwerke om verkeer vloeiend te hou, om te verhoed dat ongeluk-inducerende lusse vorm, en om verkeer om moeilikheidsplekke te stuur sodat eindgebruikers nooit eers weet of hul netwerk tydelike ontwrigtings ervaar as deel van sy dag-tot- dag operasies. Intussen kan administrateurs aan die agterkant nuwe toestelle by hul netwerke voeg sonder om te veel te dink of hulle met die res van die netwerk of die buitewêreld sal kan kommunikeer of nie.
As gevolg van dit alles, is dit waarskynlik dat Spanning Tree nog baie jare in gebruik sal bly. Daar kan van tyd tot tyd 'n paar klein opdaterings wees, maar die kern Spanning Tree-protokol en al die kritieke kenmerke wat dit verrig, is waarskynlik hier om te bly.
Postyd: Nov-07-2023
