STP

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Spanning Tree Protocol (STP) - мережевий протокол, що працює на другому рівні моделі OSI. Заснований на однойменному алгоритмі, розробником якого є «Мама Інтернету» - Радья Перлман (англ. Radia Perlman).

Основним завданням STP є приведення мережі Ethernet з множинними зв'язками до деревоподібної топології, що виключає цикли пакетів. Відбувається це шляхом автоматичного блокування надлишкових в цей час зв'язків для повної зв'язності портів. Протокол описаний в стандарті IEEE 802.1D.

Принцип дії[ред.ред. код]

  1. У мережі вибирається один кореневий міст (англ. Root Bridge).
  2. Далі кожен, відмінний від кореневого, міст прораховує найкоротший шлях до кореневого порту. Відповідний порт називається кореневим портом (англ. Root Port). У будь-якого не кореневого комутатора може бути тільки один кореневий порт.
  3. Після цього для кожного сегмента мережі прораховується найкоротший шлях до кореневого порту. Міст, через який проходить цей шлях, стає призначеним для цієї мережі (англ. Designated Bridge). Безпосередньо підключений до мережі порт моста - призначеним портом.
  4. Далі на всіх мостах блокуються всі порти, які не є кореневими та призначеними. У підсумку виходить деревоподібна структура (математичний граф) з вершиною у вигляді кореневого комутатора.

Основні поняття[ред.ред. код]

  • Pathcost- вартість лінка в STP;
  • Bpduguard- BPDU-фільтр;
  • Rootguard- root-фільтр;
  • Bridge ID= Bridge priority + MAC;
  • Bridge priority= vlan xxx + 32 768 (default cost);
  • Cost- «вартість портів». За замовчуванням дорівнює 32 768 (2 в 15 ступені);
  • Hello BPDU= root ID + bridge ID + cost;
  • Root port(кореневої порт) - це порт, який має найкоротшу відстань до будь-якого порту кореневого комутатора.
  • Designated port(призначений порт) - це порт, який має найкоротша відстань від призначеного комутатора до кореневого комутатора.

Швидкість передачі та вартість шляху[ред.ред. код]

Таблиця знизу показує вартість інтерфейсу в залежності від швидкості передачі.

Швидкість передачі Вартість (802.1D-1998) Вартість (802.1t-2001)
4 Mbit/s 250 5000000
10 Mbit/s 100 2000000
16 Mbit/s 62 1250000
100 Mbit/s 19 200000
1 Gbit/s 4 20000
2 Gbit/s 3 10000
10 Gbit/s 2 2000

Важливі правила[ред.ред. код]

  1. Кореневим (root-овим) комутатором призначається комутатор з найнижчим BID (Bridge ID)!
  2. Можливі випадки, коли пріоритет у двох і більше комутаторів буде однаковий, тоді вибір кореневого комутатора (root-а) буде відбувається на підставі MAC-адреси комутатора, де кореневим (root) комутатором стане комутатор з найменшим MAC-адресою.
  3. Комутатори, за замовчуванням, не вимірюють стан мережі, а мають заздалегідь прописані налаштування.
  4. Кожен порт має свою вартість (cost) з'єднання, встановлену або на заводі-виробнику (за замовчуванням), або вручну.

Алгоритм дії STP (Spanning Tree Protocol)[ред.ред. код]

  • Після включення комутаторів в мережу, за замовчуванням кожен (!) Комутатор вважає себе кореневим (root).
  • Потім комутатор починає посилати по всіх портах конфігураційні Hello BPDU пакети раз на 2 секунди.
  • Виходячи з даних Hello BPDU пакетів, той чи інший комутатор набуває статусу root, тобто кореня.
  • Після цього всі порти крім root port і designated port блокуються.
  • Відбувається посилка Hello-пакетів раз на 2 секунди, з метою перешкоджання появи петель в мережі.

Порти[ред.ред. код]

  • Root Port
  • Designated Port
  • Non-designated Port
  • Disabled Port

Еволюція і розширення[ред.ред. код]

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)[ред.ред. код]

Докладніше: RSTP

Rapid STP (RSTP) характеризується значними вдосконаленнями STP, серед яких необхідно відзначити зменшення часу збіжності і більш високу стійкість. Описаний в стандарті IEEE 802.1w (згодом включено до 802.1D-2004).

Per-VLAN Spanning Tree Protocol (PVSTP)[ред.ред. код]

Per-VLAN STP (PVSTP) відповідно до назви розширює функціонал STP для використання VLAN. У рамках даного протоколу в кожному VLAN працює окремий екземпляр STP. Є пропрієтарним розширенням Cisco, згодом став з незначними обмеженнями підтримуватися іншими виробниками (Juniper, Extreme Networks). Споконвічно протокол PVST працював тільки через ISL-транки, потім було розроблено розширення PVST +, яке дозволяло працювати через набагато поширеніші 802.1Q-транки. Існують реалізації, об'єднуючі властивості PVST + і RSTP, оскільки ці розширення зачіпають незалежні частини протоколу, в результаті виходить (в термінології Cisco) rapid-pvst.
PVST не сумісно з MSTP і при одночасній роботі пристроїв Cisco з цими протоколами викликає проблеми в мережі, зокрема, відключення downlink'овского порту root'ового MSTP-пристрої.
Для блокування PVST на більшості мережевих пристроїв інших виробників доводиться створювати MAC фільтр, оскільки в їх BPDU фільтрах пакети PVST невідомі і можуть проходити через ці пристрої навіть при відключених STP.

Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)[ред.ред. код]

Multiple STP (MSTP) є найсучаснішою стандартної реалізацією STP, що враховує всі достоїнства і недоліки попередніх рішень. Описана в стандарті IEEE 802.1s (згодом включено до 802.1Q-2003). На відміну від PVST +, в якому число примірників сполучного дерева (spanning tree) дорівнює кількості віртуальних мереж, MSTP передбачає конфігурування необхідної кількості примірників незалежно від числа віртуальних мереж (VLAN) на комутаторі. В один примірник MST можуть входити декілька віртуальних мереж. Проте, всі комутатори, які беруть участь у MST, повинні мати однаково сконфігуровані групи VLAN (MST instances), що обмежує гнучкість при зміні конфігурації мережі.

Shortest Path Bridging[ред.ред. код]

Shortest Path Bridging (SPB)або IEEE 802.1aq долає обмеження блокування.

Посилання[ред.ред. код]