Протоколот Spanning Tree, понекогаш само познат како Spanning Tree, е Waze или MapQuest на модерните етернет мрежи, насочувајќи го сообраќајот по најефикасната рута врз основа на услови во реално време.
Врз основа на алгоритам создаден од американскиот компјутерски научник Радиа Перлман додека работеше за Digital Equipment Corporation (DEC) во 1985 година, основната цел на Spanning Tree е да спречи непотребни врски и вртење на комуникациските патишта во сложени мрежни конфигурации. Како секундарна функција, Spanning Tree може да насочува пакети околу проблематичните точки за да се осигура дека комуникациите се способни да се движат низ мрежите што може да имаат прекини.
Топологија на опфатено дрво наспроти топологија на прстен
Кога организациите штотуку почнаа да ги вмрежуваат своите компјутери во 1980-тите, една од најпопуларните конфигурации беше прстенестата мрежа. На пример, IBM ја претстави својата комерцијална технологија Token Ring во 1985 година.
Во топологијата на прстенестата мрежа, секој јазол се поврзува со два други, еден што седи пред него на прстенот и еден што е поставен зад него. Сигналите патуваат само околу прстенот во една насока, при што секој јазол на патот ги предава сите пакети кои се вртат околу прстенот.
Додека едноставните прстенести мрежи функционираат добро кога има само неколку компјутери, прстените стануваат неефикасни кога стотици или илјадници уреди се додаваат на мрежата. Компјутерот можеби ќе треба да испраќа пакети преку стотици јазли само за да сподели информации со еден друг систем во соседната просторија. Пропусниот опсег и пропусната моќ, исто така, стануваат проблем кога сообраќајот може да тече само во една насока, без резервен план ако некој јазол на патот стане скршен или пренатрупан.
Во 90-тите, како што етернетот стана побрз (100 Мбит/сек. Брзиот етернет беше воведен во 1995 година) и цената на етернет мрежата (мостови, прекинувачи, кабли) стана значително поевтина од Token Ring, Spanning Tree победи во војните за LAN топологија и Token Прстенот брзо избледе.
Како функционира spanning дрвото
Spanning Tree е протокол за препраќање за пакети со податоци. Тоа е еден дел сообраќаен полицаец и еден дел градежен инженер за мрежните автопати низ кои се движат податоците. Се наоѓа на Слој 2 (слој за врска со податоци), така што едноставно се занимава со преместување на пакетите до нивната соодветна дестинација, а не каков вид на пакети се испраќаат или податоците што ги содржат.
Опфатеното дрво стана толку сеприсутно што неговата употреба е дефинирана воСтандард за вмрежување IEEE 802.1D. Како што е дефинирано во стандардот, само една активна патека може да постои помеѓу било кои две крајни точки или станици со цел тие да функционираат правилно.
Spanning Tree е дизајнирано да ја елиминира можноста податоците што минуваат помеѓу мрежните сегменти да се заглават во јамка. Општо земено, јамките го збунуваат алгоритмот за препраќање инсталиран во мрежните уреди, така што уредот повеќе не знае каде да испраќа пакети. Ова може да резултира со дуплирање на рамки или препраќање на дупликат пакети до повеќе дестинации. Пораките може да се повторуваат. Комуникацијата може да се врати на испраќачот. Може дури и да ја урне мрежата ако почнат да се појавуваат премногу јамки, со што ќе се троши пропусниот опсег без забележителни придобивки, додека го блокира другиот сообраќај што не е поврзан.
Протоколот Spanning Treeго спречува формирањето на јамкисо затворање на сите можни патишта освен една за секој пакет со податоци. Прекинувачите на мрежа користат Spanning Tree за да дефинираат коренски патеки и мостови каде што податоците можат да патуваат и функционално ги затвораат дупликатите патеки, што ги прави неактивни и неупотребливи додека е достапна примарна патека.
Резултатот е дека мрежните комуникации течат беспрекорно без оглед на тоа колку комплексна или огромна станува мрежата. На некој начин, Spanning Tree создава единечни патеки низ мрежата за патување на податоците користејќи софтвер на ист начин како што правеа мрежните инженери користејќи хардвер на старите мрежи со јамка.
Дополнителни придобивки од опфатеното дрво
Примарната причина што се користи Spanning Tree е да се елиминира можноста за рутирање на јамки во мрежата. Но, има и други предности.
Бидејќи Spanning Tree постојано бара и дефинира кои мрежни патеки се достапни за да патуваат пакетите со податоци, може да открие дали јазолот што се наоѓа на една од тие примарни патеки е оневозможен. Ова може да се случи поради различни причини, почнувајќи од дефект на хардверот до нова мрежна конфигурација. Тоа може да биде дури и привремена ситуација заснована на пропусниот опсег или други фактори.
Кога Spanning Tree ќе открие дека примарната патека повеќе не е активна, може брзо да отвори друга патека што претходно била затворена. Потоа може да испрати податоци околу проблематичното место, на крајот означувајќи го заобиколувањето како нова примарна патека или испраќајќи пакети назад до оригиналниот мост доколку тој повторно стане достапен.
Додека оригиналното „Spanning Tree“ беше релативно брзо во правењето нови врски по потреба, во 2001 година IEEE го воведе протоколот Rapid Spanning Tree (RSTP). Исто така познат како 802.1w верзија на протоколот, RSTP беше дизајниран да обезбеди значително побрзо обновување како одговор на мрежните промени, привремени прекини или целосно откажување на компонентите.
И додека RSTP воведе нови однесувања за конвергенција на патеките и улоги на портата за мост за да го забрза процесот, тој исто така беше дизајниран да биде целосно компатибилен наназад со оригиналното Стебло на распространување. Значи, можно е уредите со двете верзии на протоколот да работат заедно на иста мрежа.
Недостатоци на опфатено дрво
Додека Spanning Tree стана сеприсутно во текот на многу години по неговото воведување, има и такви кои тврдат дека тоа едојде време. Најголемата грешка на Spanning Tree е тоа што ги затвора потенцијалните јамки во мрежата со исклучување на потенцијалните патишта каде што податоците би можеле да патуваат. Во која било дадена мрежа што користи Spanning Tree, околу 40% од потенцијалните мрежни патеки се затворени за податоци.
Во исклучително сложени мрежни средини, како што се оние што се наоѓаат во центрите за податоци, можноста за брзо зголемување за да се задоволи побарувачката е критична. Без ограничувањата наметнати од Spanning Tree, центрите за податоци би можеле да отворат многу повеќе пропусен опсег без потреба од дополнителен мрежен хардвер. Ова е некако иронична ситуација, бидејќи сложените средини за вмрежување се причината зошто е создадено „Spanning Tree“. И сега, заштитата што ја обезбедува протоколот од оптоварување, на некој начин ги задржува тие средини од нивниот целосен потенцијал.
Рафинирана верзија на протоколот наречен Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) беше развиена за да користи виртуелни LAN и да овозможи повеќе мрежни патеки да бидат отворени во исто време, додека сè уште спречува формирање на јамки. Но, дури и со MSTP, неколку потенцијални патеки за податоци остануваат затворени на која било дадена мрежа што го користи протоколот.
Имаше многу нестандардизирани, независни обиди за подобрување на ограничувањата на пропусниот опсег на Spanning Tree низ годините. Додека дизајнерите на некои од нив тврдат дека успеале во нивните напори, повеќето не се целосно компатибилни со основниот протокол, што значи дека организациите треба или да ги применат нестандардизираните промени на сите нивни уреди или да најдат начин да им дозволат да постојат со прекинувачи кои работат со стандардно Spanning Tree. Во повеќето случаи, трошоците за одржување и поддршка на повеќе вкусови на Spanning Tree не вредат напор.
Дали опкружувањето дрво ќе продолжи и во иднина?
Настрана од ограничувањата во пропусниот опсег поради затворање на мрежните патеки на „Spanning Tree“, не се вложуваат многу размислувања или напори за замена на протоколот. Иако IEEE повремено објавува ажурирања за да се обиде да го направи поефикасно, тие секогаш се компатибилни наназад со постоечките верзии на протоколот.
Во извесна смисла, Spanning Tree го следи правилото „Ако не е скршено, не поправај го“. „Spanning Tree“ работи независно во заднината на повеќето мрежи за да го одржува протокот на сообраќајот, да спречи формирање јамки што предизвикуваат несреќи и да го насочува сообраќајот околу проблематичните точки, така што крајните корисници никогаш не знаат дали нивната мрежа доживува привремени прекини како дел од нејзиниот секојдневен дневни операции. Во меѓувреме, на задниот дел, администраторите можат да додаваат нови уреди на нивните мрежи без премногу размислување дали ќе можат или не да комуницираат со остатокот од мрежата или со надворешниот свет.
Поради сето тоа, веројатно е дека Spanning Tree ќе остане во употреба уште многу години. Одвреме-навреме може да има некои мали ажурирања, но основниот протокол за протегање дрво и сите критични карактеристики што ги изведува веројатно се тука да останат.
Време на објавување: Ноември-07-2023 година
