De Spanning Tree Protokoll, heiansdo just als Spanning Tree bezeechent, ass de Waze oder MapQuest vu modernen Ethernet Netzwierker, deen de Verkéier laanscht déi effizientst Streck leet baséiert op Echtzäitbedéngungen.
Baséierend op engem Algorithmus erstallt vum amerikanesche Computerwëssenschaftler Radia Perlman wärend si fir Digital Equipment Corporation (DEC) am Joer 1985 geschafft huet, ass de primäre Zweck vum Spanning Tree redundante Linken ze vermeiden an d'Looping vu Kommunikatiounsweeër a komplexe Netzwierkkonfiguratiounen. Als sekundär Funktioun kann Spanning Tree Pakete ronderëm Iergerflecken routen fir sécherzestellen datt d'Kommunikatioun fäeg ass duerch Netzwierker ze winden déi Stéierungen erliewen.
Spannen Tree topology vs Ring topology
Wann Organisatiounen just ugefaang hunn hir Computeren an den 1980er ze vernetzen, war eng vun de populäersten Konfiguratiounen de Ringnetz. Zum Beispill huet IBM seng propriétaire Token Ring Technologie am Joer 1985 agefouert.
An enger Ringnetztopologie verbënnt all Node mat zwee aneren, een deen virun him um Ring sëtzt an een deen hannert him positionéiert ass. D'Signaler reesen nëmmen ëm de Rank an enger eenzeger Richtung, mat all Node laanscht de Wee all an all Pakete ronderëm de Ring ofginn.
Wärend einfache Ringnetzwierker gutt funktionnéieren wann et nëmmen eng Handvoll Computere gëtt, ginn Réng ineffizient wann Honnerte oder Dausende vun Apparater an engem Netz bäigefüügt ginn. E Computer muss vläicht Päck duerch Honnerte vun Noden schécken just fir Informatioun mat engem anere System an engem ugrenzende Raum ze deelen. Bandbreedung an Duerchgang ginn och e Problem wann de Verkéier nëmmen an eng Richtung fléisse kann, ouni Backupplang wann e Node laanscht de Wee gebrach oder ze iwwerlaascht gëtt.
An den 90er Joren, wéi Ethernet méi séier gouf (100Mbit / sec. Fast Ethernet gouf 1995 agefouert) an d'Käschte vun engem Ethernet Netzwierk (Brécke, Schalter, Kabling) däitlech méi bëlleg ginn wéi Token Ring, Spanning Tree huet d'LAN Topologie Kricher an Token gewonnen. Ring séier verschwannen.
Wéi Spanning Tree funktionnéiert
Spanning Tree ass e Forward Protokoll fir Datepäck. Et ass en Deel Traffic Cop an een Deel Bauingenieur fir d'Netzwierk Autobunnen déi Daten duerch reesen. Et sëtzt op Layer 2 (Datelinkschicht), also ass et einfach beschäftegt d'Päckchen op hir entspriechend Destinatioun ze bewegen, net wéi eng Zort Päck geschéckt ginn oder d'Donnéeën déi se enthalen.
Spanning Tree ass sou ubiquitär ginn datt seng Notzung an der definéiert assIEEE 802.1D Netzwierkstandard. Wéi am Standard definéiert, kann nëmmen een aktive Wee tëscht all zwee Endpunkter oder Statiounen existéieren fir datt se richteg funktionnéieren.
Spanning Tree ass entwéckelt fir d'Méiglechkeet ze eliminéieren datt Daten, déi tëscht Netzwierksegmenter passéieren, an enger Loop hänke bleiwen. Am Allgemengen duercherneen Loops der Forwarding Algorithmus installéiert an Netzwierker Apparater, sou datt den Apparat net méi weess wou Pakete schécken. Dëst kann zu der Duplikatioun vu Frames oder dem Forward vun duplizéierte Paketen op verschidde Destinatiounen resultéieren. Messagen kënne widderholl ginn. Kommunikatioun kann op e Sender zréckkommen. Et kann souguer en Netz ofbriechen wann ze vill Schleifen optrieden, d'Bandbreedung iessen ouni bemierkenswäert Gewënn, während aner net-Looped Traffic blockéiert fir duerchzekommen.
De Spanning Tree Protokollstoppt Schleifen ze bildenandeems Dir all ausser ee méigleche Wee fir all Datepaket zoumaacht. Schalter op engem Netz benotzen Spanning Tree fir Rootweeër a Brécke ze definéieren wou Daten kënne reesen, a funktionell duplizéiert Weeër ofschléissen, sou datt se inaktiv an onbrauchbar ginn, während e primäre Wee verfügbar ass.
D'Resultat ass datt d'Netzwierkkommunikatioun nahtlos fléisst, egal wéi komplex oder grouss en Netzwierk gëtt. Op eng Manéier erstellt Spanning Tree eenzel Weeër duerch e Netzwierk fir Daten ze reesen mat Software op vill déiselwecht Manéier wéi Netzwierkingenieuren Hardware op den alen Loopnetzwierker benotzt hunn.
Zousätzlech Virdeeler vum Spanning Tree
De primäre Grond datt Spanning Tree benotzt gëtt ass d'Méiglechkeet fir Schleifen an engem Netz ze routing eliminéieren. Mä et ginn och aner Virdeeler.
Well Spanning Tree dauernd sicht an definéiert wéi eng Netzwierkweeër verfügbar sinn fir Datenpäck duerch ze reesen, kann et feststellen ob en Node deen laanscht ee vun dëse primäre Weeër sëtzt deaktivéiert ass. Dëst kann aus verschiddene Grënn geschéien, rangéiert vun engem Hardwarefehler zu enger neier Netzwierkkonfiguratioun. Et kann souguer eng temporär Situatioun sinn baséiert op Bandbreedung oder aner Faktoren.
Wann Spanning Tree erkennt datt e primäre Wee net méi aktiv ass, kann et séier en anere Wee opmaachen, dee virdru zougemaach gouf. Et kann dann Donnéeën ronderëm d'Schwieregkeetsplaz schécken, schlussendlech den Ëmwee als den neie primäre Wee designen, oder Päckchen zréck op d'originell Bréck schécken, wann et erëm verfügbar ass.
Wärend den ursprénglechen Spanning Tree relativ séier war fir dës nei Verbindunge wéi néideg ze maachen, huet d'IEEE 2001 de Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) agefouert. Och als 802.1w Versioun vum Protokoll bezeechent, RSTP gouf entwéckelt fir wesentlech méi séier Erhuelung als Äntwert op Netzwierkverännerungen, temporär Ausbroch oder den direkten Ausfall vu Komponenten ze bidden.
A wärend RSTP nei Weekonvergenzverhalen a Bréckportrollen agefouert huet fir de Prozess ze beschleunegen, ass et och entworf fir voll zréckkompatibel mam Original Spanning Tree ze sinn. Also ass et méiglech fir Apparater mat béide Versioune vum Protokoll zesummen am selwechte Netzwierk ze bedreiwen.
Mängel vum Spanning Tree
Wärend Spanning Tree iwwerall an de ville Joeren no senger Aféierung ubiquitär ginn ass, ginn et déi, déi streiden datt etZäit ass komm. De gréisste Feeler vum Spanning Tree ass datt et potenziell Schleifen an engem Netz zoumaacht andeems se potenziell Weeër ausschalten wou Daten kënne reesen. An all bestëmmten Netzwierk mat Spanning Tree sinn ongeféier 40% vun de potenziellen Netzwierkweeër fir Daten zougemaach.
An extrem komplexen Netzwierkëmfeld, sou wéi déi an Datenzentere fonnt, ass d'Fäegkeet fir séier opzebauen fir d'Nofro ze treffen ass kritesch. Ouni d'Aschränkungen, déi vum Spanning Tree opgesat ginn, kënnen d'Datenzentren vill méi Bandbreedung opmaachen ouni datt Dir zousätzlech Netzwierker Hardware brauch. Dëst ass eng Zort ironesch Situatioun, well komplex Netzwierker Ëmfeld sinn firwat Spanning Tree erstallt gouf. An elo hält de Schutz vum Protokoll géint Looping op eng Manéier dës Ëmfeld vun hirem vollen Potenzial zréck.
Eng raffinéiert Versioun vum Protokoll genannt Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) gouf entwéckelt fir virtuell LANs ze benotzen an et z'erméiglechen datt méi Netzwierkweeër zur selwechter Zäit opmaachen, wärend nach ëmmer verhënnert datt d'Schleifen bilden. Awer och mat MSTP bleiwen zimmlech e puer potenziell Dateweeër zou op all bestëmmten Netzwierk deen de Protokoll beschäftegt.
Et goufe vill net-standardiséiert, onofhängeg Versuche fir d'Bandbreedbeschränkungen vum Spanning Tree iwwer d'Joren ze verbesseren. Wärend d'Designer vun e puer vun hinnen Erfolleg an hiren Efforte behaapt hunn, sinn déi meescht net komplett kompatibel mam Kärprotokoll, dat heescht datt Organisatiounen entweder déi net-standardiséiert Ännerunge op all hiren Apparater musse benotzen oder e Wee fannen fir se z'erlaaben. schalt Lafen Standard Spanning Tree. An de meeschte Fäll sinn d'Käschte fir verschidde Goûten vum Spanning Tree z'erhalen an z'ënnerstëtzen net den Effort wäert.
Wäert Spanning Tree weider an Zukunft?
Nieft de Limiten an der Bandbreedung wéinst Spanning Tree, déi Netzwierkweeër zoumaachen, gëtt et net vill Gedanken oder Effort fir de Protokoll z'ersetzen. Och wann IEEE heiansdo Updates verëffentlecht fir ze probéieren et méi effizient ze maachen, sinn se ëmmer zréck kompatibel mat existente Versioune vum Protokoll.
An engem Sënn follegt Spanning Tree d'Regel vun "Wann et net gebrach ass, fixéiert et net." Spanning Tree leeft onofhängeg am Hannergrond vun de meeschte Netzwierker fir den Traffic fléissend ze halen, ze verhënneren datt Crash-induzéiert Schleifen entstinn, an de Traffic ronderëm Iergerflecken routingéieren, sou datt Endbenutzer ni emol wëssen ob hiert Netzwierk temporär Stéierungen als Deel vu sengem Alldag erlieft. Dag Operatiounen. Mëttlerweil, um Backend, kënnen d'Administrateuren nei Apparater an hir Netzwierker addéieren ouni ze vill Gedanken iwwer ob se fäeg sinn mat dem Rescht vum Netz oder der Äussewelt ze kommunizéieren.
Wéinst all deem ass et wahrscheinlech datt Spanning Tree fir vill Joren am Gebrauch bleift. Et kënnen e puer kleng Aktualiséierunge vun Zäit zu Zäit ginn, awer de Kär Spanning Tree Protokoll an all déi kritesch Funktiounen déi et ausféiert, si wahrscheinlech hei fir ze bleiwen.
Post Zäit: Nov-07-2023
