Protokół drzewa rozpinającego, czasem nazywany drzewem rozpinającym, jest Waze lub MapQuest współczesnych sieci Ethernet, kierujący ruch na najbardziej wydajnej trasie opartej na warunkach w czasie rzeczywistym.
Na podstawie algorytmu utworzonego przez amerykańskiego informatykę Radię Perlmana podczas pracowała dla Digital Equipment Corporation (DEC) w 1985 r., Głównym celem obejmowania drzewa jest zapobieganie zbędnym łącze i zapętlanie ścieżek komunikacyjnych w złożonych konfiguracjach sieciowych. Jako funkcja drugorzędna drzewo spinka może prowadzić pakiety wokół problemów, aby zapewnić, że komunikacja jest w stanie przekonać sieci, które mogą doświadczać zakłóceń.
Topologia drzew w stosunku do topologii pierścieniowej
Kiedy organizacje dopiero zaczynały nawiązywać kontakty z komputerami w latach 80., jedną z najpopularniejszych konfiguracji była sieć pierścieniowa. Na przykład IBM wprowadził swoją zastrzeżoną technologię tokenów w 1985 roku.
W topologii sieci pierścieniowej każdy węzeł łączy się z dwoma innymi, jeden, który siedzi przed nim na ringu i jeden, który jest za nim. Sygnały przemieszczają się tylko po pierścieniu w jednym kierunku, z każdym węzłem po drodze, która podaje dowolne pakiety zapętlone wokół pierścienia.
Podczas gdy proste sieci pierścieni działają dobrze, gdy istnieje tylko garść komputerów, pierścienie stają się nieefektywne, gdy do sieci dodawane są setki lub tysiące urządzeń. Komputer może wymagać wysyłania pakietów przez setki węzłów, aby udostępnić informacje z innym systemem w sąsiednim pokoju. Przepustowość i przepustowość stają się również problemem, gdy ruch może płynąć tylko w jednym kierunku, bez planu tworzenia kopii zapasowych, jeśli węzeł po drodze zostanie zepsuty lub nadmiernie zatkany.
W latach 90., ponieważ Ethernet stał się szybszy (100 mbibit/s. Fast Ethernet w 1995 r.), A koszt sieci Ethernet (mosty, przełączniki, okablowanie) stał się znacznie tańszy niż pierścień token, Spanning Tree wygrał Wojny Lan Topology i token Pierścień szybko zniknął.
Jak działa drzewo rozpinające
Tree obejmuje protokół przekazywania pakietów danych. Jest to jeden z części policjanta i jeden inżynier budownictwa dla autostrad sieciowych, przez które przechodzą dane. Znajduje się w warstwie 2 (warstwa łącza danych), więc po prostu dotyczy przenoszenia pakietów do odpowiedniego miejsca docelowego, a nie jakiego rodzaju pakietów wysyłanych lub zawieranych przez nich danych.
Drzewo rozpiętości stało się tak wszechobecne, że jego użycie jest zdefiniowane wStandard sieciowy IEEE 802.1D. Zgodnie z definicją w standardzie, tylko jedna aktywna ścieżka może istnieć między dowolnymi dwoma punktami końcowymi lub stacji, aby mogły one poprawnie funkcjonować.
Drzewo rozpinające zostało zaprojektowane w celu wyeliminowania możliwości, że przechodzenie danych między segmentami sieci utkną w pętli. Ogólnie rzecz biorąc, pętle mylą algorytm przekazywania zainstalowany w urządzeniach sieciowych, dzięki czemu urządzenie nie wiedzie już, gdzie wysyłać pakiety. Może to spowodować powielanie ramek lub przekazywanie zduplikowanych pakietów do wielu miejsc docelowych. Wiadomości mogą się powtarzać. Komunikacja może odbić się do nadawcy. Może nawet rozbić sieć, jeśli zacznie się zachodzić zbyt wiele pętli, jedząc przepustowość bez żadnych znaczących zysków, jednocześnie blokując inny ruch bez pętli.
Protokół drzewa spinkaZatrzymuje pętle przed utworzeniemZamykając wszystkie możliwe ścieżki oprócz jednej dla każdego pakietu danych. Przełącza się w sieciowym drzewie, aby zdefiniować ścieżki korzeni i mosty, w których dane mogą podróżować, i funkcjonalnie zamykać duplikaty ścieżek, czyniąc je nieaktywnymi i bezużytecznymi, gdy dostępna jest ścieżka pierwotna.
W rezultacie komunikacja sieciowa płynie płynnie, niezależnie od tego, jak złożona lub ogromna staje się sieć. W pewnym sensie Tree Spanning Tree tworzy pojedyncze ścieżki za pośrednictwem sieci do podróży za pomocą oprogramowania w taki sam sposób, jak inżynierowie sieciowe za pomocą sprzętu w starej sieci pętli.
Dodatkowe korzyści płynące z drzewa rozpinającego
Głównym powodem, dla którego stosuje się drzewo obejmujące, jest wyeliminowanie możliwości routingu pętli w sieci. Ale istnieją również inne zalety.
Ponieważ drzewo spinka nieustannie szuka i określa, które ścieżki sieciowe są dostępne dla pakietów danych, może wykryć, czy węzeł siedzący wzdłuż jednej z tych podstawowych ścieżek został wyłączony. Może się to zdarzyć z różnych powodów, od braku sprzętu do nowej konfiguracji sieci. Może to być nawet sytuacja tymczasowa oparta na przepustowości lub innych czynnikach.
Kiedy drzewo rozpinające wykrywa, że ścieżka pierwotna nie jest już aktywna, może szybko otworzyć inną ścieżkę, która została wcześniej zamknięta. Następnie może wysyłać dane wokół miejsca problemu, ostatecznie wyznaczając objazd jako nową ścieżkę podstawową lub wysyłać pakiety z powrotem do oryginalnego mostu, jeśli ponownie stanie się dostępny.
Podczas gdy oryginalne drzewo rozpinające było stosunkowo szybkie w tworzeniu tych nowych połączeń w razie potrzeby, w 2001 r. IEEE wprowadził protokół drzewa szybkiego rozpinania (RSTP). RSTP, określany również jako wersja protokołu 802.1W, została zaprojektowana tak, aby zapewnić znacznie szybsze odzyskiwanie w odpowiedzi na zmiany sieci, przejścia tymczasowe lub całkowite awarie komponentów.
I chociaż RSTP wprowadziło nowe zachowania zbieżności ścieżki i role portów mostów w celu przyspieszenia tego procesu, został on również zaprojektowany tak, aby był w pełni kompatybilny z oryginalnym drzewem rozpinającym. Tak więc urządzenia z obiema wersjami protokołu działają razem w tej samej sieci.
Niedociągnięcia drzewa rozpinającego
Podczas gdy drzewo spinka stało się wszechobecne przez wiele lat po jego wprowadzeniu, są tacy, którzy twierdzą, że to jestNadszedł czas. Największą wadą drzewa spinek jest to, że zamyka potencjalne pętle w sieci, wyłączając potencjalne ścieżki, w których dane mogą podróżować. W dowolnej sieci za pomocą drzewa spinka około 40% potencjalnych ścieżek sieciowych jest zamkniętych na dane.
W niezwykle złożonych środowiskach sieciowych, takich jak te znalezione w centrach danych, zdolność szybkiej skali w celu zaspokojenia popytu ma kluczowe znaczenie. Bez ograniczeń narzuconych przez drzewo, centra danych mogą otworzyć znacznie większą przepustowość bez potrzeby dodatkowego sprzętu sieciowego. Jest to rodzaj ironicznej sytuacji, ponieważ złożone środowiska sieciowe są powodem, dla którego stworzono drzewo. A teraz ochrona zapewniana przez protokół przed zapętlaniem jest w pewnym sensie powstrzymywaniem tych środowisk z pełnego potencjału.
Opracowano wyrafinowaną wersję protokołu o nazwie Multiminstance Spanning Tree (MSTP) w celu zatrudnienia wirtualnych LAN i umożliwiania jednocześnie otwierania większej liczby ścieżek sieciowych, jednocześnie zapobiegając tworzeniu się pętli. Ale nawet przy MSTP sporo potencjalnych ścieżek danych pozostaje zamknięte w każdej sieci wykorzystującej protokół.
Istnieje wiele niestandardowych, niezależnych prób poprawy ograniczeń przepustowości drzewa na przestrzeni lat. Chociaż niektórzy z nich projektanci odnieśli sukces w swoich wysiłkach, większość nie jest całkowicie kompatybilna z głównym protokołem, co oznacza, że organizacje muszą albo zastosować niestandardowe zmiany na wszystkich swoich urządzeniach, albo znaleźć sposób, aby umożliwić im istnienie przełączniki działające standardowe drzewo rozpinające. W większości przypadków koszty utrzymania i wspierania wielu smaków drzewa spinka nie są warte wysiłku.
Czy drzewo rozpinające się będzie w przyszłości?
Oprócz ograniczeń przepustowości ze względu na ścieżki sieciowe zamykające drzewa, nie ma wiele myśli lub wysiłku w zastąpieniu protokołu. Chociaż IEEE od czasu do czasu uwalnia aktualizacje, aby spróbować uczynić je bardziej wydajnymi, zawsze są one wsteczne kompatybilne z istniejącymi wersjami protokołu.
W pewnym sensie drzewo spinka podąża za zasadą „jeśli to się nie zepsuło, nie napraw go”. Rozpiętnie drzewo działa niezależnie w tle większości sieci, aby utrzymać przepływ ruchu, zapobiegać tworzeniu pętli indukujących awarię i kierowanie ruchu wokół problemów, aby użytkownicy końcowi nigdy nie wiedzieli, czy ich sieć doświadczają tymczasowo zakłócenia w ramach dnia. Operacje dzienne. Tymczasem na zapleczu administratorzy mogą dodawać nowe urządzenia do swoich sieci bez zbytniego zastanowienia, czy będą mogli komunikować się z resztą sieci lub świata zewnętrznego.
Z tego powodu prawdopodobne jest, że drzewo spinka pozostanie w użyciu przez wiele lat. Od czasu do czasu mogą być kilka drobnych aktualizacji, ale rdzeń protokołu drzewa rozpinającego się i wszystkie krytyczne funkcje, które wykonuje, prawdopodobnie pozostaną.
Czas postu: listopada 07-2023
