stp چیست؟

stp چیست

stp چیست؟ ( stp پست اول )

 

هنگامي که در طراحي شبکه هاي محلي به چندين Switch نياز است، اکثر مهندسين شبکه، ارتباطات افزونه و تکراري را بين Switch ها ايجاد مي کنند. انجام اين کار به منظور يک هدف ساده است. ممکن است Switch ها در بعضي شرايط به خوبي کار نکنند و يا کابل ها قطع يا جدا شوند، اما اگر Switch ها و کابل هاي افزونه و تکراري نصب شده باشند، ممکن است سرويس هاي شبکه همچنان براي بسياري از کاربر ها در دسترس باشد.

شبکه هاي محلي داراي ارتباطات افزونه، احتمال چرخش فريم ها در شبکه به طور دائم را معرفي مي کنند. اين فريم هاي در حال چرخش، مشکلاتي در کارايي شبکه ايجاد مي کنند. به همين دليل شبکه هاي محلي از Spanning Tree protocol )STP) استفاده مي کنند که ما را قادر مي سازد از ارتباطات افزونه استفاده کنيم در حالي که

از چرخش فريم ها به دور شبکه از طريق ارتباطات افزونه جلوگيري مي کند.

(Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1d

IEEE 802.1d، اولين استاندارد عمومي برايSTP، يک راه حل منطقي براي مشکل چرخش فريم ها در ارتباطات افزونه تعريف کرد. در ادامه ابتدا به توصيف دقيقتر مشکل آغاز مي کنيم و به دنبال آن به توصيف نتيجه نهايي از چگونگي حل مشکل توسط 802.1d STP مي پردازيم. در پايان نيز چگونگي عملکرد STP را به عنوان يک پردازش توزيع شده بر روي تمام Switch هاي LAN به منظور جلوگيري از loop (چرخش فريم) توصيف مي کنيم.

 

   نياز براي Spanning Tree

 

رايج ترين مشکلي که مي توان با استفاده از STP از آن دوري کرد، broadcast strom ها يا طوفان هايbroadcast هستند. Broadcast storm ها باعث مي شوند فريم هايbroadcast (يا multicastيا unicast هاي با مقصد نا معلوم) به دور LAN به صورت نا محدود بچرخند. در نتيجه بعضي از ارتباطات مي توانند با کپي هاي بيهوده و بي استفاده از فريم هاي يکسان اشباع شوند و حرکت فريم هاي جديد را کند تر و سخت تر کنند و همچنين کارايي کامپيوتر هاي کاربر نهايي را با مجبور کردن کامپيوتر ها به پردازش بيش از حد فريم هاي broadcast تحت تاثير قرار دهند. براي اينکه ببينيم چگونه اين اتفاق مي افتد، شکل زير يک شبکه ساده را نشان مي دهد که در آن PC 3 يک فريم broadcast مي فرستد. خط چين ها نشان مي دهند چگونه Switch ها فريم را در زماني که STP وجود ندارد، forward مي کنند.

 

stp چیست؟

Switch ها، broadcast ها را بر روي تمام interface هاي در يک VLAN يکسان به جز interface اي که فريم را از آن دريافت کرده اند، توزيع (يا flood) مي کنند. در شکل 1-1، به اين معناست که SW3 فريم PC 3 را به SW2 مي فرستد، SW2 فريم را به SW1 مي فرستد و SW1 فريم به SW3 باز ميگرداند و SW3 دوباره آن را به SW2 مي فرستد. اين فريم همينطور خواهد چرخيد تا زماني که شرايط تغيير کنند، شخصي interface اي را خاموش کند، Switch را دوباره راه اندازي کند يا کاري انجام دهد که loop را از بين ببرد. همچنين توجه داشته باشيد که اين اتفاق در جهت مخالف نيز روي مي دهد. زماني که PC 3 فريم اصلي را مي فرستد، SW3 همچنين يک کپي از آن را به SW1 ارسال مي کند، SW1 آن را به SW2 ارسال مي کند و اين ماجرا به همين ترتيب ادامه پيدا مي کند.

بي ثباتي جدول MAC )MAC table instability) نيز به عنوان نتيجه چرخش فريم ها اتفاق مي افتد. بي ثباتي جدول MAC به اين معناست که جدول آدرس MAC سوئيچ ها مدام در حال تغيير اطلاعات ليست شده براي آدرس MAC مبدأ مربوط به فريم در حال چرخش خواهند بود. به عنوان مثال، SW3 در شکل 1-1 با يک داده جدول MAC به صورت زير آغاز مي کند:

0200.3333.3333                Fa0/13          VLAN1

اما حالا در مورد روند switch-learning که زماني اتفاق مي افتد که فريم در حال چرخش به SW2 مي رود، سپس به SW1، و سپس به اينترفيس Gi0/1 از SW3 باز ميگردد، فکر کنيد. SW3 با خود اينطور فکر مي کند، ” آدرسMAC مبدأ، 0200.3333.3333 است، و فريم از اينترفيس Gi0/1 وارد شده. جدول MAC را به روز رساني مي کنم! ” که باعث ايجاد ورودي زير بر رويSW3  مي شود:

0200.3333.3333                Gi0/1             VLAN 1

در اين نقطه اگر يک فريم به SW3 برسد (يک فريم به جز فريم در حال چرخش که باعث مشکلات شده است)، و مقصد آن  آدرس MAC مربوط به PC 3 (0200.3333.3333) باشد، SW3 فريم را به اشتباه از Gi0/1 به SW1 ارسال خواهد کرد. اين فريم جديد نيز مي تواند در حالت چرخش نا محدود به دام بيافتد يا حتي ممکن است به سادگي هرگز به مقصد نرسد.

سومين دسته از مشکلاتي که استفاده نکردن از STP در يک شبکه با ارتباطات افزونه باعث بروز آن مي شود آن است که ميزبانان (host) در حال انجام کار هايشان، کپي هاي متعددي از يک فريم يکسان دريافت مي کنند. با توجه به شکل 1-1، موردي را در نظر بگيريد که در آن PC 3يک فريم به PC 1 مي فرستد اما هيچ کدام از Switch ها آدرس MAC مربوط به PC 1 را نمي دانند. (Switch ها فريم هايي که به صورت unicast براي آدرس هاي MAC مقصد هاي نامعلوم فرستاده شده اند را بر روي تمام پورت ها توزيع يا flood مي کنند) وقتي PC 3 فريم را مي فرستد (به مقصد PC 1)، SW3 يک کپي از آن را به SW1 و SW2 مي فرستد.SW1 و SW2 همچنين فريم را توزيع مي کنند و باعث مي شوند کپي هاي فريم شروع به چرخش کنند. همچنين SW1يک کپي از هر کدام از فريم ها را بر رويFa0/11 به PC 1 مي فرستد. در نتيجه PC 1 چند کپي از فريم را در يافت مي کند که ممکن است به ايجاد مشکلاتي در برنامه اي منجر شود. البته اگر مشکلات فراگير تر را ايجاد نکند!

جدول زير خلاصه اي از سه دسته اصلي مشکلات که در زمان استفاده نکردن از STP در شبکه هاي داراي افزونگي رخ مي دهد را نشان مي دهد.

سه دسته از مشکلات که استفاده نکردن از STP در شبکه هاي داراي افزونگي باعث آن ها مي شوند

 

مشکل توضيحات
طوفان هايBroadcast Forward کردن يک فريم به صورت تکراري بر روي لينک هاي يکسان، نتيجه آن، مصرف شدن بخش قابل ملاحظه اي از ظرفيت لينک ها
بي ثباتي جدول MAC به روز رساني جدول آدرس MAC يک Switch با ورودي هاي غلط، در واکنش به فريم هاي در حال چرخش، منجر به فرستاده شدن فريم ها به مکان هاي نا درست
ارسال متعدد فريم ها يک اثر جانبي از چرخش فريم ها که در آن چند کپي از يک فريم به مقصد مورد نظر تحويل خواهد شد، و ميزبان را سر در گم خواهد کرد

 

ادامه در پس بعدی …..

 

 

با تشکر از مهندس ایمان گرجی و مهندس امیرحسین بدیعی

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پانزده + سه =