Die spannende boomprotokol, soms net na verwys as Spanning Tree, is die waze of MapQuest van moderne Ethernet-netwerke, wat die verkeer op die doeltreffendste roete rig op grond van intydse toestande.
Op grond van 'n algoritme wat deur American Computer Scientist Radia Perlman geskep is terwyl sy in 1985 by Digital Equipment Corporation (DEC) gewerk het, is die primêre doel van die spannende boom om oortollige skakels en die lus van kommunikasiepaaie in komplekse netwerkkonfigurasies te voorkom. As 'n sekondêre funksie, kan Spanning Tree pakkies rondom moeilikheidsplekke lei om te verseker dat kommunikasie deur netwerke kan draai wat moontlik ontwrigtings ervaar.
Spanning Tree Topology vs. Ring Topology
Toe organisasies in die 1980's net hul rekenaars begin netwerk het, was die Ring Network een van die gewildste konfigurasies. IBM het byvoorbeeld sy eie tekenringstegnologie in 1985 bekendgestel.
In 'n ringnetwerktopologie skakel elke knoop met twee ander, een wat voor die ring sit en een wat daaragter geplaas is. Seine beweeg slegs om die ring in 'n enkele rigting, met elke knoop langs die pad en alle pakkies wat om die ring loop, oorhandig.
Alhoewel eenvoudige ringnetwerke goed werk as daar slegs 'n handjievol rekenaars is, word ringe ondoeltreffend wanneer honderde of duisende toestelle by 'n netwerk gevoeg word. 'N Rekenaar moet moontlik pakkies deur honderde nodusse stuur net om inligting met een ander stelsel in 'n aangrensende kamer te deel. Bandwydte en deurset word ook 'n probleem as die verkeer slegs in een rigting kan vloei, sonder 'n rugsteunplan as 'n knoop langs die pad gebreek of te veel is.
In die 90's, namate Ethernet vinniger geword het (100Mbit/sek. Fast Ethernet is in 1995 bekendgestel) en die koste van 'n Ethernet -netwerk (brûe, skakelaars, kabels) het aansienlik goedkoper geword as ' Ring het vinnig verdwyn.
Hoe strek oor boom werk
Spanning Tree is 'n aanstuurprotokol vir datapakkette. Dit is een deel verkeerspop en een deel siviele ingenieur vir die snelweë van die netwerk wat data deurloop. Dit sit by Layer 2 (Data Link -laag), dus is dit bloot besig om pakkies na hul toepaslike bestemming te verskuif, nie watter soort pakkies gestuur word, of die data wat hulle bevat nie.
Strekboom het so alomteenwoordig geword dat die gebruik daarvan in dieIEEE 802.1D Netwerkstandaard. Soos in die standaard gedefinieër, 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 beweeg, in 'n lus sal vassteek. 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 terugkeer na 'n sender. Dit kan selfs 'n netwerk ineenstort as daar te veel lusse begin voorkom, en bandwydte eet sonder enige noemenswaardige winste, terwyl die ander nie-lus-verkeer deurkom.
Die spannende boomprotokolstop lusse om te vormDeur alle behalwe een moontlike pad vir elke datapakket af te sluit. Skakel aan 'n netwerkgebruik wat strek boom om wortelpaaie en brûe te definieer waar data kan reis, en om duplikaatpaaie funksioneel af te sluit, wat dit onaktief en onbruikbaar maak, terwyl 'n primêre pad beskikbaar is.
Die resultaat is dat netwerkkommunikasievloei naatloos vloei, ongeag hoe ingewikkeld 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 dieselfde manier as wat netwerkingenieurs hardeware op die ou lusnetwerke gebruik het.
Bykomende voordele van die boom van die boom
Die primêre rede waarom die boom gebruik word, is om die moontlikheid om lusse binne 'n netwerk te stuur, uit te skakel. Maar daar is ook ander voordele.
Aangesien Spanning Tree voortdurend op soek is na en definieer watter netwerkpaaie beskikbaar is vir datapakkies om deur te reis, kan dit opspoor of 'n knoop wat langs een van die primêre paaie sit, gedeaktiveer is. Dit kan om verskillende redes gebeur, wat wissel van 'n hardeware -mislukking tot 'n nuwe netwerkkonfigurasie. Dit kan selfs 'n tydelike situasie wees wat gebaseer is op bandwydte of ander faktore.
As die boom van die boom agterkom dat 'n primêre pad nie meer aktief is nie, kan dit vinnig 'n ander pad oopmaak wat voorheen gesluit was. Dit kan dan data oor die probleemplek stuur, uiteindelik die ompad as die nuwe primêre pad aanwys, of pakkies terugstuur na die oorspronklike brug indien dit weer beskikbaar word.
Terwyl die oorspronklike spanningsboom relatief vinnig was om die nuwe verbindings soos nodig te maak, het die IEEE in 2001 die Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) bekendgestel. RSTP, wat ook die 802.1W -weergawe van die protokol genoem word, is ook ontwerp om aansienlik vinniger herstel te bied in reaksie op netwerkveranderings, tydelike onderbrekings of die regstreekse mislukking van komponente.
En hoewel RSTP nuwe padkonvergensiegedrag en brugpoortrolle bekendgestel het om die proses te versnel, is dit ook ontwerp om ten volle agteruit te wees versoenbaar met die oorspronklike boom. Dit is dus moontlik dat toestelle met albei weergawes van die protokol saam op dieselfde netwerk werk.
Tekortkominge van Spanning Tree
Terwyl die boom oor die hele jare na die bekendstelling daarvan alomteenwoordig geraak het, is daar diegene wat argumenteer dat dit istyd het aangebreek. Die grootste fout van die spannende boom is dat dit potensiële lusse in 'n netwerk afsluit deur moontlike weë af te sluit waar data kan reis. In enige gegewe netwerk wat Spanning Tree gebruik, is ongeveer 40% van die potensiële netwerkpaaie gesluit vir data.
In uiters ingewikkelde netwerkomgewings, soos dié wat in 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 gestel word, kan datasentrums baie meer bandwydte oopmaak sonder dat addisionele netwerkhardeware nodig is. Dit is soort van 'n ironiese situasie, want komplekse netwerkomgewings is die rede waarom spannende boom geskep is. En nou is die beskerming wat deur die protokol teen lus is, op 'n manier die omgewings van hul volle potensiaal weerhou.
'N Verfynde weergawe van die protokol genaamd Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) is ontwikkel om virtuele LAN's te gebruik en stel meer netwerkpaaie in staat om terselfdertyd oop te wees, 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 die boom deur 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 een of ander manier vind om hulle te laat bestaan om mee te bestaan skakelaars wat standaardspanboom loop. In die meeste gevalle is die koste verbonde aan die instandhouding en ondersteuning van veelvuldige geure van spannende boom nie die moeite werd nie.
Sal die spannende boom in die toekoms voortduur?
Afgesien van die beperkinge in bandwydte as gevolg van die netwerkpaadjies van die boom, is daar nie veel nadenke of moeite om die protokol te vervang nie. Alhoewel IEEE soms opdaterings vrystel om dit doeltreffender te probeer maak, is hulle 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, moet u dit nie regmaak nie." Die boomstok loop onafhanklik op die agtergrond van die meeste netwerke om die verkeer te laat vloei, te voorkom dat lusse wat in die ongeluk veroorsaak word, vorm, en verkeer rondom moeilikheidsvlekke, sodat eindgebruikers nooit eens weet of hul netwerk tydelik ontwrigtings ervaar as deel van sy dag tot- dagoperasies. Intussen kan administrateurs op die backend nuwe toestelle by hul netwerke voeg sonder om te veel nadink oor die vraag of hulle met die res van die netwerk of die buitewêreld sal kan kommunikeer of nie.
As gevolg hiervan is dit waarskynlik dat die spannende boom nog baie jare in gebruik sal bly. Daar is miskien van tyd tot tyd 'n paar klein opdaterings, maar die kernboomprotokol en al die kritieke kenmerke wat dit uitvoer, is waarskynlik hier om te bly.
Postyd: Nov-07-2023
