Протокол STP (Spanning Tree Protocol)
Протокол STP обеспечивает механизм отключения резервных каналов в коммутируемой сети. STP позволяет использовать резервирование, необходимое для надежной эксплуатации, без создания петель коммутации.
STP основывается на открытых стандартах и используется для создания логической топологии без петель коммутации.
Протокол STP относительно самодостаточен и требует минимальной настройки. При первом включении коммутаторы с поддержкой STP проверяют коммутируемую сеть на наличие петель. Коммутаторы, обнаруживающие потенциальную петлю, блокируют некоторые из подключенных портов, оставляя другие порты активными для пересылки кадров.
Без STP (Сеть с петлёй) С STP (блокируется один порт для разрыва петли)
STP задает дерево, которое охватывает все коммутаторы в топологии "иерархическая звезда". Коммутаторы постоянно проверяют сеть, чтобы гарантировать отсутствие петель и эффективную работу всех портов.
Чтобы предотвратить образование петель, протокол STP:
· переводит часть интерфейсов в резервный или заблокированный режим;
· оставляет другие интерфейсы в режиме пересылки;
· перенастраивает сеть, активируя соответствующий резервный путь, если путь пересылки становится недоступным.
В терминологии STP термин "коммутатор" часто заменяется термином "мост". Например, корневой мост — это основной мост или центральная точка в топологии STP. Корневой мост взаимодействует с другими коммутаторами с помощью блоков данных протокола моста (BPDU). BPDU — это кадры, которые рассылаются другим коммутаторам каждые 2 секунды. BPDU содержат следующие сведения:
· идентификатор коммутатора-источника;
· идентификатор порта-источника;
· стоимость порта-источника;
· значение таймеров устаревания;
· значение таймера приветствия.
При включении коммутатора каждый порт проходит через последовательность из 4 режимов: блокировка, прослушивание, обучение и пересылка. Пятый режим, "отключен", указывает на то, что администратор отключил порт коммутатора.
По мере того, как порт проходит через эти режимы, цвет светодиодных индикаторов меняется от мигающего оранжевого до немигающего зеленого. Прохождение через режимы STP может занять до 50 секунд, после чего коммутатор будет готов к пересылке кадров.
При включении коммутатор переходит в блокирующий режим, чтобы предотвратить немедленное образование петли. Затем он переходит в режим прослушивания, который подразумевает прием BPDU от соседних коммутаторов. После обработки этой информации коммутатор определяет, какие порты могут пересылать кадры, не формируя петли. Если порт может пересылать кадры, он переходит в режим обучения, а затем в режим пересылки.
Порты доступа не образуют петли в коммутируемой сети и всегда переходят в режим пересылки при подключении узла. Магистральные порты могут образовывать петли и переходить в блокирующий режим или в режим обучения.
Корневые мосты
Коммутаторы в сети определяют коммутатор, который является центральной точкой сети, чтобы протокол STP мог функционировать. STP использует центральную точку сети, которая называется корневым мостом или корневым коммутатором, для определения портов, которые необходимо блокировать, и портов, которые следует перевести в режим пересылки. Корневой мост рассылает кадры BPDU с информацией о топологии сети всем остальным коммутаторам. Эта информация обеспечивает перенастройку сети в случае отказа.
В каждой сети работает только один корневой мост, который выбирается на основании идентификатора моста (BID). BID равняется сумме значения приоритета моста и его MAC-адреса.
Значение приоритета моста по умолчанию равняется 32 768. Если MAC-адрес коммутатора AA-11-BB-22-CC-33, BID будет равен 32768: AA-11-BB-22-CC-33.
Мост с наименьшим значением BID становится корневым. Поскольку коммутаторы, как правило, используют одинаковое значение приоритета по умолчанию, коммутатор с наименьшим MAC-адресом становится корневым мостом.
При включении коммутатор предполагает, что является корневым мостом, и рассылает кадры BPDU со своим идентификатором BID. Например, если коммутатор S2 объявляет корневой идентификатор меньше, чем идентификатор S1, S1 прекращает объявление своего идентификатора моста и принимает корневой идентификатор S2. S2 становится корневым мостом.
STP использует три типа портов: корневые порты, назначенные порты и заблокированные порты.
Корневой порт
Порт с маршрутом оптимальной стоимости к корневому мосту назначается корневым. Коммутаторы вычисляют путь с наименьшей стоимостью, используя стоимость полосы пропускания каждого канала на пути к корневому мосту.
Назначенный порт
Назначенный порт пересылает трафик к корневому мосту, но не подключен к пути с наименьшей стоимостью.
Заблокированный порт
Заблокированный порт не пересылает трафик.
Перед настройкой STP сетевой техник планирует и оценивает сеть, чтобы выбрать коммутатор, который будет оптимальным корневым мостом STP. Если корневой мост будет выбран по минимальному MAC-адресу, пересылка может быть неоптимальной.
В качестве корневого моста лучше всего будет работать коммутатор, расположенный в центре сети. Блокировка порта, расположенного на периферии сети, приведет к тому, что трафик будет передаваться к месту назначения по более длинному маршруту, чем при использовании коммутатора в центре сети.
Чтобы задать корневой мост, для BID выбранного коммутатора настраивается минимальный приоритет. Для настройки приоритета моста используется команда bridge priority. Значение приоритета может находиться в диапазоне от 0 до 65 535, но шаг между значениями составляет 4 096. Значение по умолчанию — 32 768.
Задание приоритета:
S3(config)#bridge priority 4096
Восстановление приоритета по умолчанию:
S3(config)#no bridge priority
