پروتکل Spanning-Tree (STP) یک مکانیسم حیاتی است که در شبکه های کامپیوتری برای جلوگیری از حلقه ها در شبکه های اترنت استفاده می شود که می تواند منجر به طوفان های پخش و تخریب شبکه شود. هدف اولیه STP ایجاد یک توپولوژی منطقی بدون حلقه با غیرفعال کردن استراتژیک لینک های اضافی است. برای درک اینکه STP چگونه به این امر دست مییابد، ضروری است که در عملیات آن و مکانیسمهایی که بهکار میبرد، کاوش کنیم.
STP با تعیین یک سوئیچ در شبکه به عنوان پل ریشه کار می کند. روت بریج نقطه مرجع تمامی سوئیچ های دیگر در شبکه است و وظیفه تعیین مسیر بهینه برای رسیدن به سایر سوئیچ ها را بر عهده دارد. هر سوئیچ پل غیر ریشه در شبکه بهترین مسیر برای رسیدن به پل ریشه را بر اساس هزینه مسیر محاسبه می کند که با سرعت پیوند تعیین می شود. سوئیچ با کمترین هزینه مسیر به پل ریشه در هر بخش به عنوان پل تعیین شده برای آن بخش تعیین می شود.
برای غیرفعال کردن پیوندهای اضافی و ایجاد یک توپولوژی بدون حلقه، STP از مکانیسم های کلیدی زیر استفاده می کند:
1. واحدهای داده پروتکل پل (BPDU): BPDU ها پیام هایی هستند که بین سوئیچ های شرکت کننده در STP رد و بدل می شوند. این پیام ها اطلاعات مربوط به شناسه های پل، هزینه های مسیر و نقش های پورت را منتقل می کنند. با تبادل BPDU ها، سوئیچ ها می توانند توپولوژی شبکه را تعیین کرده و لینک های اضافی را شناسایی کنند.
2. انتخابات روت بریج: در ابتدا تمامی سوئیچ ها در شبکه خود را به عنوان روت بریج در نظر می گیرند. از طریق تبادل BPDU ها، سوئیچ ها شناسه های پل خود را مقایسه می کنند و سوئیچ با کمترین شناسه پل تبدیل به پل ریشه می شود. سپس تمام سوئیچ های دیگر کوتاه ترین مسیر خود را تا پل ریشه تعیین می کنند.
3. نقش های بندری: هر پورت روی یک سوئیچ بر اساس رابطه اش با روت بریج، نقش خاصی را به خود اختصاص می دهد. پورت ریشه، پورتی روی یک پل غیر ریشه است که کوتاه ترین مسیر را به پل ریشه ارائه می دهد. پورت های تعیین شده پورت هایی در هر بخش هستند که بهترین مسیر را به پل ریشه ارائه می دهند. پورت های غیر تعیین شده برای جلوگیری از حلقه ها در حالت مسدود قرار می گیرند.
4. مسیرهای بدون حلقه: STP با غیرفعال کردن راهبردی پورت هایی که حلقه ها را در شبکه معرفی می کنند، تضمین می کند که بین هر دو سوئیچ فقط یک مسیر فعال وجود دارد. پیوندهای اضافی در حالت مسدود نگه داشته می شوند تا از حلقه ها جلوگیری شود در حالی که در صورت خرابی پیوند همچنان افزونگی ایجاد می کنند.
به عنوان مثال، شبکه ای را با سه سوئیچ متصل به توپولوژی مثلث در نظر بگیرید. بدون STP، بسته ها می توانند به طور بی پایان بین سوئیچ ها گردش کنند و باعث تراکم شبکه شوند. با فعال بودن STP، یکی از پیوندها برای شکستن حلقه مسدود می شود و یک توپولوژی بدون حلقه ایجاد می شود که در آن بسته ها می توانند بدون بازگشت به شبکه از شبکه عبور کنند.
پروتکل Spanning-Tree به صورت استراتژیک پیوندهای اضافی را در یک شبکه غیرفعال می کند تا با انتخاب یک پل ریشه، تعیین نقش های پورت، و مسدود کردن پورت ها برای جلوگیری از حلقه، توپولوژی بدون حلقه ایجاد کند. با درک مکانیسم های STP، مدیران شبکه می توانند از پایداری و کارایی شبکه های اترنت خود اطمینان حاصل کنند.
سایر پرسش ها و پاسخ های اخیر در مورد مبانی شبکه های کامپیوتری EITC/IS/CNF:
- محدودیتهای Classic Spanning Tree (802.1d) چیست و چگونه نسخههای جدیدتر مانند Per VLAN Spanning Tree (PVST) و Rapid Spanning Tree (802.1w) این محدودیتها را برطرف میکنند؟
- واحدهای داده پروتکل پل (BPDU) و اعلانهای تغییر توپولوژی (TCN) چه نقشی در مدیریت شبکه با STP دارند؟
- فرآیند انتخاب پورت های ریشه، پورت های تعیین شده و مسدود کردن پورت ها در پروتکل درخت پوشاننده (STP) را توضیح دهید.
- چگونه سوئیچ ها پل ریشه را در یک توپولوژی درخت پوشا تعیین می کنند؟
- هدف اصلی پروتکل درخت پوشاننده (STP) در محیط های شبکه چیست؟
- چگونه درک اصول STP مدیران شبکه را برای طراحی و مدیریت شبکه های انعطاف پذیر و کارآمد توانمند می کند؟
- چرا STP در بهینهسازی عملکرد شبکه در توپولوژیهای پیچیده شبکه با سوئیچهای متعدد به هم پیوسته حیاتی در نظر گرفته میشود؟
- نقش STP در حفظ پایداری شبکه و جلوگیری از طوفان پخش در یک شبکه چیست؟
- چگونه پروتکل درخت پوشاننده (STP) به جلوگیری از حلقه های شبکه در شبکه های اترنت کمک می کند؟
- مدل مدیر عامل مورد استفاده در شبکه های مدیریت شده با SNMP و نقش دستگاه های مدیریت شده، عامل ها و سیستم های مدیریت شبکه (NMS) را در این مدل توضیح دهید.
سوالات و پاسخ های بیشتر را در مبانی شبکه های کامپیوتری EITC/IS/CNF مشاهده کنید