کامپیوتر و ریاضی با علی رضا نقش

استانداردهای پروتکل درخت پوشا [ ویرایش ]

اولین پروتکل درخت پوشاکی در سال 1985 در شرکت تجهیزات دیجیتال توسط Radia Perlman اختراع شد . [1] در سال 1990 ، IEEE اولین استاندارد برای پروتکل را با عنوان 802.1D ، [12] بر اساس الگوریتم طراحی شده توسط پرلمن منتشر کرد. نسخه های بعدی در سال 1998 [13] و 2004 منتشر شد ، [14]با افزودنیهای مختلف. پروتکل اصلی Spanning Tanning الهام گرفته از Perlman با نام DEC STP استاندارد نیست و با فرمت پیام و همچنین تنظیمات تایمر با نسخه IEEE متفاوت است. برخی از پلها هم نسخه IEEE و هم DEC پروتکل Spanning Tree را پیاده سازی می کنند ، اما همکاری آنها می تواند مشکلاتی را برای مدیر شبکه ایجاد کند ، همانطور که توسط مسئله بحث شده در یک سند آنلاین سیسکو نشان داده شده است. [15]

اجرای مختلف یک استاندارد برای کار تضمین نمی شود ، به عنوان مثال به دلیل تفاوت در تنظیمات تایمر پیش فرض. IEEE فروشندگان را ترغیب می کند تا یک " بیانیه مطابق با اجرای پروتکل " را ارائه دهند ، با بیان اینکه کدام قابلیت ها و گزینه ها به کار گرفته شده اند ، [14] برای کمک به کاربران در تعیین اینکه آیا پیاده سازی های مختلف به درستی همکاری خواهند کرد.

پروتکل سریع درخت پوششی [ ویرایش ]

در سال 2001 ، IEEE پروتکل سریع درخت پوششی (RSTP) را با عنوان 802.1w معرفی کرد. RSTP پس از تغییر توپولوژی ، همگرایی درختانی که به طور چشمگیری سریع پوشانده می شوند ، رفتارهای همگرایی جدید و نقش بندرهای پل را برای این کار فراهم می کند. RSTP به گونه ای طراحی شده است که با STP استاندارد سازگار باشد.

در حالی که STP می تواند 30 تا 50 ثانیه برای پاسخ به تغییر توپولوژی پاسخ دهد ، RSTP به طور معمول قادر به پاسخگویی به تغییرات در 3 بار سلام (زمان پیش فرض: 3 بار 2 ثانیه) یا در چند میلی ثانیه از شکست لینک فیزیکی است. زمان سلام یک بازه زمانی مهم و قابل تنظیم است که توسط RSTP برای چندین منظور استفاده می شود. مقدار پیش فرض آن 2 ثانیه است [16] [17]

استاندارد IEEE 802.1D-2004 شامل RSTP است و استاندارد STP اصلی را منسوخ می کند. [18]

عملیات درخت کاشت سریع [ ویرایش ]

RSTP به منظور سرعت بخشیدن به همگرایی در پی خرابی لینک ، نقشهای بندر جدیدی را اضافه می کند. تعداد ایالات در یک پورت می تواند به جای پنج اصل STP به سه کاهش یابد.

نقش بندر پل RSTP:

• Root - یک درگاه حمل و نقل که بهترین بندر از پل غیر ریشه ای تا پل ریشه ای است
• تعیین شده - پورت حمل و نقل برای هر بخش LAN
• متناوب - یک مسیر متناوب به پل ریشه. این مسیر با استفاده از درگاه ریشه متفاوت است
• تهیه نسخه پشتیبان - یک مسیر پشتیبان / کار برکنار شده به بخشی که در حال حاضر بندر دیگری به آن متصل است
• غیرفعال شده است - سرپرست شبکه نمی تواند بخشی از STP باشد ، بصورت دستی یک پورت را غیرفعال می کند

درگاه سوئیچ RSTP می گوید:

• دور انداختن - هیچ داده ای از طریق پورت ارسال نمی شود
• Learning - این درگاه هنوز فریم هایی ارسال نمی شود ، اما در جدول آدرس MAC خود قرار دارد
• حمل و نقل - بندر کاملاً عملیاتی است

جزئیات عملیاتی RSTP:

• تشخیص خرابی سوئیچ ریشه در 3 بار سلام انجام می شود که در صورت عدم تغییر زمان سلام پیش فرض ، 6 ثانیه است.
• در صورت اتصال به LAN که هیچ پل دیگری به آن وصل نشده ممکن است درگاه ها به عنوان پورت های لبه تنظیم شوند. این پورت های لبه انتقال مستقیم به حالت حمل و نقل دارند. RSTP در صورت اتصال یک پل ، همچنان مانیتورینگ پورت BPDU را ادامه می دهد. RSTP همچنین می تواند پیکربندی شود تا بطور خودکار پورت های لبه را تشخیص دهد. به محض اینکه پل یک BPDU را که به یک درگاه لبه می آید تشخیص دهد ، این بندر به یک درگاه غیر لبه تبدیل می شود.
• RSTP ارتباط بین دو یا چند سوئیچ را به عنوان "نوع پیوند" می نامد. پورتي كه در حالت كامل duplex عمل مي كند ، فرض مي شود كه يك پيوند نقطه به نقطه باشد ، در حالي كه يك درگاه نيمه دوبلکس (از طريق هاب) به صورت پيش فرض يك درگاه مشترك در نظر گرفته شده است. این تنظیم خودکار نوع پیوند را می توان با پیکربندی صریح نادیده گرفت. RSTP با کاهش زمان Max-Age به 3 برابر فاصله Hello ، حذف وضعیت گوش دادن به STP و تبادل یک دستگیره بین دو سوئیچ ، سرعت همگرایی را در پیوندهای نقطه به نقطه بهبود می بخشد. RSTP هیچ کاری متفاوت از STP در پیوندهای مشترک انجام نمی دهد.
• برخلاف STP ، RSTP به BPDU های ارسال شده از جهت پل ریشه پاسخ می دهد. یک پل RSTP اطلاعات درختی خود را به بنادر مشخص شده "پیشنهاد" می کند. اگر یک پل دیگر RSTP این اطلاعات را دریافت کند و این را مشخص کند که اطلاعات برتر ریشه است ، تمام پورت های دیگر خود را برای دور انداخته می کند. این پل ممکن است یک "توافق" را به اولین پل ارسال کند که اطلاعات درختی درخشان آن را تأیید کند. پل اول ، پس از دریافت این توافق نامه ، می داند که می تواند با گذشتن از انتقال سنتی گوش دادن / یادگیری ، آن بندر را به حالت حمل و نقل منتقل کند. این اساساً به دور از پل ریشه ای که در آن هر پل مشخص شده ، به همسایگان خود پیشنهاد می کند که مشخص شود آیا می تواند یک انتقال سریع داشته باشد ، تأثیر آبشار را ایجاد می کند.
• همانطور که در جزئیات نقش بندر در بالا مورد بحث قرار گرفت ، RSTP جزئیات پشتیبان گیری در مورد وضعیت دور انداختن درگاه ها را حفظ می کند. اگر پورت های حمل و نقل فعلی از کار بیفتند یا BPDU ها در یک بازه مشخص در بندر ریشه دریافت نشوند ، از اتمام زمان جلوگیری می کند.
• اگر نسخه ای از میراث STP BPDU در آن پورت شناسایی شود ، RSTP به میراث STP بر روی رابط باز خواهد گشت.

استانداردهای پروتکل درخت پوشا برای VLANs [ ویرایش ]

STP و RSTP پورتهای سوئیچ را توسط VLAN تفکیک نمی کنند. [19] با این وجود ، در محیط های روشن اترنت که LAN های مجازی چندگانه (VLANs) وجود دارند ، غالباً مطلوب است که درختان چند لایه ای ایجاد شود تا ترافیک از VLAN های مختلف از لینک های مختلف استفاده کند.

استانداردهای VLAN درخت Spanning Tree اختصاصی [ ویرایش ]

پیش از انتشار IEEE یک پروتکل پروتکل درخت Spanning Tree برای VLAN ها ، تعدادی از فروشندگانی که سوئیچ های قادر VLAN را می فروختند ، نسخه های پروتکل درخت Spanning Tree خود را تولید کردند که قابلیت VLAN را دارند. سیسکو پروتکل اختصاصی Per-VLAN Spanning Tree (PVST) اختصاصی را با استفاده از لینک اختصاصی Inter-Switch (ISL) خود برای محصور سازی VLAN تهیه و پیاده سازی و پیاده سازی کرد و PVST + که از 802.1Q استفاده می کندمحصور سازی VLAN. هر دو استاندارد برای هر VLAN یک درخت پوششی جداگانه اجرا می کنند. سوئیچ های سیسکو اکنون معمولاً PVST + را پیاده سازی می کنند و تنها در صورت اجرای سایر سوئیچ های موجود در LAN می توانند پروتکل VLAN STP را اجرا کنند. تعداد اندکی سوئیچ از فروشندگان دیگر از پروتکل های اختصاصی سیسکو پشتیبانی می کنند. HP در برخی از سوئیچ های شبکه خود سازگاری PVST و PVST + را فراهم می کند. [20] برخی از دستگاه های Force10 Networks ، Alcatel-Lucent ، Extreme Networks ، Avaya ، سیستم های ارتباطی Brocade و فناوری های شبکه BLADE از PVST + پشتیبانی می کنند. [21] [22] [23]شبکه های اکسترنال با دو محدودیت این کار را انجام می دهند: عدم پشتیبانی از درگاه هایی که VLAN بدون اتصال / بومی هستند و همچنین در VLAN با شناسه 1. PVST + می تواند در منطقه MSTP تونل شود . [24]

فروشندگان سوئیچ Juniper Networks به نوبه خود پروتکل درخت Spanning Tree VLAN (VSTP) خود را تهیه و پیاده سازی کردند تا سازگاری آن با PVST سیسکو باشد ، به طوری که سوئیچ ها از هر دو فروشنده می توانند در یک شبکه قرار بگیرند. [19] پروتکل VSTP فقط توسط سری EX و MX از شبکه های Juniper پشتیبانی می شود. دو سازگاری با VSTP وجود دارد:

1. VSTP تنها 253 توپولوژی مختلف درخت پراکنده را پشتیبانی می کند. اگر بیش از 253 VLAN وجود داشته باشد ، توصیه می شود علاوه بر VSTP ، RSTP را پیکربندی کنید ، و VLAN های فراتر از 253 توسط RSTP اداره می شوند.
2. MVRP از VSTP پشتیبانی نمی کند. اگر این پروتکل در حال استفاده است، عضویت VLAN برای رابط تنه باید به طور ایستا پیکربندی [1] .

به طور پیش فرض، VSTP با استفاده از پروتکل RSTP به عنوان پروتکل هسته درخت پوشا است، اما استفاده از STP می توان مجبور صورتی که شبکه شامل پل های قدیمی [2] . اطلاعات بیشتر درباره پیکربندی VSTP در سوئیچ های شبکه Juniper در اسناد رسمی Understanding VSTP منتشر شد .

سیسکو همچنین نسخه اختصاصی پروتکل درختی سریع در حال چاپ را منتشر کرد. درست مانند PVST ، یک درخت پوشا برای هر VLAN ایجاد می کند. سیسکو از این امر به عنوان Rapid Per-VLAN Spanning Tree (RPVST) یاد می کند.

پروتکل چند درخت پوشاکی [ ویرایش ]

مقاله اصلی: پروتکل چندین درخت پوشا

پروتکل درخت پوشا چند (MSTP)، در اصل در تعریف 802.1s IEEE و بعد از آن با هم ادغام شدند IEEE 802.1Q -2005، یک فرمت به RSTP به توسعه بیشتر سودمندی شبکه های محلی مجازی (VLANs) تعریف می کند.

در استاندارد ، یک درخت پوشا که یک یا چند VLAN را نقشه برداری می کند ، چندین درخت پوشا (MST) نام دارد. در صورت اجرای MSTP ، یک درخت پوشا برای VLAN ها یا گروههای VLAN تعریف می شود. علاوه بر این ، مدیر می تواند مسیرهای متفاوتی را در یک درخت پوشا تعریف کند. VLAN ها باید به یک نمونه درخت چند باره (MSTI) اختصاص داده شوند. سوئیچ ها ابتدا به یک منطقه MST اختصاص داده می شوند ، سپس VLAN ها بر علیه این نقشه بندی می شوند یا به این MST اختصاص داده می شوند. یک درخت مشترک Spanning (CST) یک MST است که در آن چندین VLAN نقشه برداری می شود ، این گروه از VLAN ها MST Instance (MSTI) نامیده می شوند. CST ها با استاندارد STP و RSTP سازگار به عقب هستند. MST که فقط یک VLAN به آن اختصاص داده شده است ، یک درخت Spanning داخلی است(IST) [20]

برخلاف برخی از پیاده سازیهای اختصاصی درخت پوشاكی برای هر VLAN ، [25] MSTP تمام اطلاعات مربوط به درخت پوشاك خود را در یك BPDU واحد شامل می شود.قالب این امر نه تنها تعداد BPDU های مورد نیاز در LAN را برای برقراری ارتباط درختان پوشا برای هر VLAN کاهش می دهد ، بلکه همچنین سازگاری عقب با RSTP (و در واقع ، STP کلاسیک نیز) را تضمین می کند. MSTP این کار را با کدگذاری اطلاعات بیشتر منطقه پس از استاندارد RSTP BPDU و همچنین تعدادی پیام MSTI انجام می دهد (از 0 تا 64 نمونه ، گرچه در عمل بسیاری از پلها از تعداد کمتری پشتیبانی می کنند). هر یک از این پیام های پیکربندی MSTI اطلاعات مربوط به درخت را برای هر نمونه انتقال می دهد. هر نمونه می تواند تعدادی از VLAN ها و قاب های تنظیم شده (بسته های) اختصاص یافته به این VLAN ها را اختصاص دهد ، هر زمان که در منطقه MST باشند ، در این نمونه درخت کاری فعالیت می کنند. به منظور جلوگیری از انتقال کل VLAN خود به نقشه برداری درختان در هر BPDU ، پل ها یک هضم MD5 از VLAN خود را به عنوان نمونه در جدول MSTP BPDU رمزگذاری می کنند.

MSTP کاملاً با پل های RSTP سازگار است ، به این ترتیب که یک BPDU MSTP را می توان با یک پل RSTP به عنوان BPDU RSTP تفسیر کرد. این نه تنها به سازگاری با پل های RSTP بدون تغییر پیکربندی اجازه می دهد ، بلکه باعث می شود هرگونه پل RSTP خارج از یک منطقه MSTP ، صرف نظر از تعداد پل های MSTP در داخل منطقه ، منطقه را به عنوان یک پل RSTP واحد ببیند. به منظور تسهیل بیشتر این دیدگاه از منطقه MST به عنوان یک پل RSTP ، پروتکل MSTP از یک متغیر شناخته شده به عنوان هوپ های باقیمانده به عنوان زمانی برای پیشخوان زندگی به جای تایمر سن پیام استفاده می کند. زمان ورود پیام اطلاعات به درختان فقط وارد یک منطقه MST می شود و بنابراین پل های RSTP منطقه ای را به عنوان تنها یک "هاپ" در درخت پوشا مشاهده می کنند. پورت های حاشیه یک منطقه MST متصل به یک پل RSTP یا STP یا یک نقطه انتهایی به عنوان پورت های مرزی شناخته می شوند. همانطور که در RSTP ، این پورت ها می توانند به عنوان درگاههای لبه تنظیم شوند تا تغییرات سریع در حالت حمل و نقل هنگام اتصال به نقاط انتهایی تسهیل شود.

پل کوتاهترین مسیر (SPB) [ ویرایش ]

مقاله اصلی: کوتاهترین مسیر پل

IEEE مه IEEE 802.1aq استاندارد 2012 مه 2012 را تصویب كرد ، [26] كه در بیشتر كتابها به عنوان كوتاه ترین مسیر عبور (SPB) نیز شناخته شده و مستند شده است . SPB اجازه می دهد تا پیوندهای زائد بین سوئیچ ها از طریق چندین مسیر هزینه برابر فعال شود ، و توپولوژی های لایه 2 بسیار بزرگتر ، همگرایی سریعتر را فراهم می کند و استفاده از توپولوژی های مش را از طریق افزایش پهنای باند بین همه دستگاه ها با اجازه ترافیک برای بارگیری سهم در تمام مسیرها فراهم می کند. یک شبکه مش. [27] [28] SPB چندین ویژگی موجود را از جمله پروتکل Spanning Tree (STP) ، پروتکل درختی چند دهانه ای (MSTP) ، پروتکل سریع درخت پوششی (RSTP) ، جمع شدن پیوندها و پروتکل ثبت چند MAC را تثبیت می کند.(MMRP) به یک پروتکل حالت یک پیوند. [29] SPB به گونه ای طراحی شده است که عملاً خطای انسانی را در طول پیکربندی از بین ببرد و طبیعت افزونه و بازی را که اترنت را به عنوان پروتکل de facto در لایه 2 ایجاد کرده است ، حفظ می کند. [29]

پسوند شناسه سیستم [ ویرایش ]

Bridge ID یا BID فیلد داخل بسته BPDU است . طول آن هشت بایت است . دو بایت اولویت اول پل است ، عدد صحیحی بدون علامت 0-65،535. شش بایت آخر یک آدرس MAC است که توسط این پل تهیه شده است. پیش از IEEE 802.1D-2004 ، دو بایت اولویت اول 16 بیتی پل را به خود اختصاص دادند. از آنجا که IEEE 802.1D-2004 ، چهار بیت اولویت اول قابل تنظیم است و دوازده بیت آخرین پسوند شناسه سیستم پل را دارند. در مورد MST ، پسوند شناسه سیستم Bridge دارای شماره نمونه MSTP است . برخی از فروشندگان افزونه شناسه سیستم پل را برای حمل VLAN تنظیم می کنندشناسه ای که اجازه می دهد در هر VLAN یک درخت مختلف پوشانده شود ، مانند PVST Cisco .

معایب و عملکرد فعلی [ ویرایش ]

Spanning tree یک پروتکل قدیمی با مدت زمان پیش فرض طولانی تر نگهداشتن است که حاکم بر همگرایی حالت پروتکل است. استفاده نادرست یا پیاده سازی می تواند به اختلال در شبکه کمک کند. ایده مسدود کردن پیوندها موضوعی است که این روزها مشتریان آن را به عنوان یک راه حل مناسب در دسترس بودن بالا قبول نمی کنند. شبکه های مدرن می توانند با استفاده از پروتکل هایی که رفتار طبیعی حلقه های توپولوژیکی منطقی یا فیزیکی را مهار ، کنترل یا سرکوب می کنند ، از تمام پیوندهای مرتبط استفاده کنند.

تکنیک های مجازی سازی مانند HPE IRF ، Aruba VSF و Cisco VSS سوئیچ های چندگانه را به یک موجودیت منطقی متصل می کنند. یک گروه جمع پیوند چند شاسی مانند یک صندوق معمولی LACP کار می کند ، فقط از طریق سوئیچ های متعدد توزیع می شود. برعکس ، فناوری های تقسیم بندی یک شاسی فیزیکی واحد را به چندین موجود منطقی تقسیم می کنند.

در لبه شبکه ، شناسایی حلقه برای جلوگیری از حلقه های تصادفی توسط کاربران پیکربندی شده است.