Дріс. Негізгі аашты (STP) хаттасамы
Дрісті масаты: STP алгоритмін мегеру жне STP мен RSTP хаттамаларыны параметрлерін басару.
Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1d).
Компьютер желісіні траты келіспеуіні жоарлыына олданылатын екінші діс, бл - Spanning Tree Protocol. 1983 ж. брыныра шыарылан болса да лі де зекті. Ethernet желісінде коммутаторлар тек брыны байланысты олдайды, оларды ілгіштері жо. Бл дегеніміз, альтернативті арналар йымы шін Ethernet атысты базалыты шегінен шыатын ерекше хаттамалар мен технологиялар ажет.
Spanning Tree (STA) алгоритмі порттарды зара ерікті осылуы кезінде коммутаторлара желіде ежелгі байланыс конфигурациясын автоматты анытауа ммкіндік береді.
STP хаттамасы бар коммутаторлар компьютерлік желіде ілгішсіз ежелгі байланыс конфигурациясын автоматты трде жасайды. Осындай конфигурация жабылыш ааш – Spanning Tree деп аталады. Тіректі ааш конфигурациясы коммутаторлармен автоматты трде жмыс дестесі айырбасыны олдануымен рылады.
STP хаттамасыны жмысын толы арастырайы. STА алгоритмі р кпірге идентификатор осылуын ажет етеді. Кпір идентификаторы – 8 байтты ріс. Ол екі бліктен трады: 2-байтты администатормен берілген басымдылытан жне оны басару блогы 6-байтты МАС-адрестен. р кпірге, кпір шамасындаы бірегей идентификатор беріледі, деттегідей бл МАС-адрес. р кпір портына жергілікті желімен берілген порт арылы кадр таралуы сапарыны ны беріледі.
Байланыстыратын аашты есептеу процесі ааш рылатын тптік кпірді (root switch) тадауынан басталады. Тптік кпір трінде идентификатор мні тмен коммутатор алынады. Кейде бндай шешім рационалды болмауы ммкін. Тптік кпір ретінде белгілі бір рылы тадалуы шін (желі рылымынан шыа отырып) администратор сай келетін коммутатора аз идентификаторды олмен иелендіре отырып тадау процесіне сер бере алады.
STP жмысыны екінші кезеі – желіні алан р коммутаторы шін тптік порт (root port) тадауы.
Коммутаторды тптік порты – желімен тптік коммутатора дейін е аз ара ашытыы бар порт.
STP жмысыны шінші адамы – таайындалан порттарды анытамасы.
Коммутацияланатын желіде р сегментіні бір таайындалан порты (designated port) болады. Бл порт кпірді жалыз порты ретінде жмыс жасайды, яни сегменттен дестелерді абылдайды жне оларды берілген коммутаторды тптік порты арылы тптік кпірді баытына таратады. Берілген сегментке таайындалан порты бар коммутатор осы сегментті таайындалан кпір (designated bridge) деп аталады. Таайындалан сегмент порты берілген сегментке осылан барлы порт ішіндегі тіптік кпірге дейін е аз араашытыты алады. Таайындалан порт сегментте жалыз болуы ммкін. Тптік кпірде барлы порт таайындалан болып саналады, ал оларды тптеріне дейінгі араашытыы нлге те болады. Тптік кпірде тптік порт болмайды.
Тіректі аашты рылымы кезінде аза маызды ым болып араашыты саналады. Сондытан талап ретінде р коммутаторды тптік коммутатормен жаластыратын жне желіні р сегменттін тптік коммутатормен жаластыратын жалыз порт алынады. алан барлы порттар резервтік жадайа аударылады, яни бл жадайда олар арапайым берілген кадрларды тасымалдамайды. Желіде осындай белсенді порттарды тадалуында ілгіштер шыарылады жне алан байланысты тіректі ааш жасайды.
STA-даы ара ашыты ретінде жол баасы (Path Cost) олданылады – ол берілген коммутаторды портынан тптік коммутатор портына мліметтер тасымалына осынды шартты уаыт ретінде аныталады. Сегметті шартты уаыты апаратты бір битін тасымалдау уаыты ретінде есептелінеді жне 10-наносекундты бірлікпен лшенеді. Ethernet-ті сегменті 10 Мбит/с шін шартты уаыты 10 шартты бірлікке те.
Байланыстыратын аашты есептелуі коммутаторды осанда жне топология згерген кезде теді. Бл есептеулер байланыстыратын аашты коммутаторлары арасында апаратты периодикалы айырбасын ажет етеді, олар берілген кпір хаттамаларыны блогы - BPDU (Bridge Protocol Data Unit) деп аталатын арнайы дестелер арылы жетеді.
BPDU дестелерінде ілгішсіз желі топологиясын руа арналан негізгі апарат бар:
– тптік коммутатор тадалатын коммутатор идентификаторы;
– шыыс коммутатордан тптік коммутатора дейінгі ара ашыты (тптік маршрут баасы);
– порт идентификаторы.
BPDU дестелері арна дегейіндегі берілген кадрларды рісіне орналасады, мысалы, Ethernet кадры. Коммутаторлар BPDU-мен уаытты те интервалы арылы алмасады (детте 1-4с). Кпірді абыл алмауы кезінде (ол топология згерісіне алып келеді) крші коммутаторлар BPDU алмай жатып байланыстырушы аашты айта есептей бастайды.
BPDU дестелерінде келесі рістер бар:
- STA - 2 байт хаттама трлі идентификатор. Коммутаторлар STA хаттамасыны бір трін стап тру керек, йтпесе ілгіштермен белсенді конфигурация орналуы ммкін;
- BPDU - 1 байт трі. BPDU-ны екі трі бар – конфигурациялы BPDU, яни негізінде белсенді конфигурацияны анытамасы жатан тптік коммутатор болуа ммкіндік беретін тапсырыс жне реконфигурация туралы BPDU екертуі, ол оианы тапан, айта руды ткізгенді талап ететін - байланыс желісіні абыл алмауы, порт абыл алмауы, коммутатор не портты басымдылыыны згерісі - коммутатормен жіберіледі;
- 1 байт - флаг. Бір битта конфигурация згерісіні жалауы бар, екінші битта конфигурация згерісіні растау жалауы бар;
- тптік коммутатор идентификаторы - 8 байт;
- тпке дейінгі араашыты - 2 байт;
- коммутатор идентификаторы - 8 байт;
- порт идентификаторы - 2 байт;
- хабарды желіде болу уаыты - 2 байт. Бірлікте 0.5 с-пен згереді, ескірген хабарды шыаруа ызмет етеді. BPDU дестесі коммутатормен ткен кезде ол дестені желіде болу уаытына берілген коммутатормен кеткен уаытын осады;
- хабарды желіде болуыны максималды уаыты - 2 байт. Егер BPDU дестесіні желіде болу уаыты максималды уаыттан асатын болса, онда оны коммутатор елемейді;
- BPDU дестелері жіберілетін hello (арсы алу уаыты) интервалы;
- жадай ауыстыруыны бгеті - 2 байт. Белсенді кездегі коммутаторлар порттары туіні минималды уаыты. Бндай бгет айта ру уаытындаы порт жадайыны біралыпсыз ауысуы кезінде альтернативті маршруттарды уаытша пайда болуын жоюа керек.
BPDU дестесінде реконфигурация туралы ескертунде екі алашысынан баса барлы ріс болмайды.
Порт жмысыны жадайы. STP коммутатор порттарыны бес трлі жмыс режимін арастырады:
- Blocking – Коммутаторды белгілеген кезде барлы порттар (шірілгендерінен баса) автоматты трде “Блокталан” режиміне ауысады. Бл кезде порт тек BPDU дестелерін негіздейді, абылдайды, орытады, айта трансляциялайды. алан дестелер таратылмайды.
- Listening – STA алгоритмі жмысты бастапы уаытында коммутатор порттары “Тыдау” жадайына теді. Бл кезде BPDU дестелері баса коммутаторлардан алынбаан жне коммутатор зін тптік деп есептейді, ал зіні барлы порттарын – таайындалан. Ол режимде порт жадай ауысу таймеріні (Forwarding Timer) аяталуына дейін болуы ммкін. Таймер кмегі арылы тетін интервал 4 тен 30 с-а дейін згере алады жне ол желідегі бкіл коммутатордан BPDU алу шін ажет. Бл режимде порт BPDU дестелерін негіздеу, абылдау, орыту, айта трансляциялауды жаластыра береді. Егер осы уаыт арасында порт BPDU-ны зінікінен (ара ашыты, коммутатор не порт идентификаторы) жасы параметрлерімен алса, онда ол “Блокталан” режиміне ауысады. Кері жадайда порт “Оу” режиміне ауысады.
- Learning – Оу – порт дестелерді абылдай бастайды жне шыыс адресіні негізінде коммутация кестесін райды. Порт бл жадайда лі де дестелерді жылжытпайды. Порт STA алгоритм жмысына атысуда жаластырады жне BPDU жасы параметрлерімен келген кезде Blocking “Блокталан” жадайа ауысада.
- Forwarding – Жылжу – тек таймермен екіреттік стамнан кейін порт Жылжу жадайына ауысады жне растырылан кестемен жадайда берілгендер дестесін дейді.
- Disable – шірілген – бл жадайа портты администратор ауыстырады. шірілген порт STP протокол жмысында да, берілгендер дестесіні жылжуында да атыспайды. Портты сол сияты олмен осуа да болады жне ол алдымен Blocking жадайына ауысады.
IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) хаттамасы 802.1d STP стандартыны дамуы болып саналады. Ол STP коммутаторлады кейбір жаа функцияларын осана кедергі болан блек шектеулерін билеу шін арналан, мысалы, мысалы, 3-дегейлі функция Ethernet коммутаторларында баран сайын кбірек олданылады.
STP 802.1d жне RSTP 802.1w хаттамасыны маызды айырмашылыы болып порттарды жылжу жадайына ту амалы жне сол ауысу топологияда порт роліне сері табылады. RSTP Disabled, Blocking жне Listening, STP-да олданылатын жадайларын біріктіреді жне порт белсенді емес кезіндегі жалыз жадайды Discarding (Отбрасыва ние) жасайды.
MSTP(Multiple Spanning Tree) хаттамасы 802.1D STP жне 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) хаттамаларымен айта осыла алады жне ртрлі VLAN-да STP бірнеше туілсіз “ааштар” кйіне келтіре алады – администратор топтай алады жне VLAN-ды блек “жаластырушы ааша” (spanning tree) таайындай алады. рбір осындай “аашты” баса “ааштардан” туелсіз зіні топологиясы бола алады. MSTP арасында кімшілік тапсырмасы мен лкен желілірді басару жеілдейді: млімет тарататын резервті маршрутизаторлады бірнеше VLAN-ды жне алынан желі сагментінде туелсіз “ааштарды” жндеу арылы олдануа болады:
– IEEE 802.1s стандарты;
– MSTP 802.1q VLAN желісінде бірден коп STP кшірмесін олдануа ммкіндік береді. Ол бір VLAN-ды бір STP кшірмесімен байланысыра алады, ал басасын коммутаторлар арасында бірнеше байланыс бере отырып басасымен;
– сол сияты MSTP жктемені таратуа ммкіндік береді;
– MSTP р кшірмесі (жабатын ааш) сол сияты желіде одан да тез олайлы шін RSTP хаттамасын олданады.