El protocol d’arbre que s’abandona, de vegades anomenat arbre, és el waze o mapQuest de les xarxes Ethernet modernes, dirigint el trànsit per la ruta més eficient en funció de les condicions en temps real.
Basat en un algorisme creat per la científica informàtica nord -americana Radia Perlman mentre treballava per a Digital Equipment Corporation (DEC) el 1985, l’objectiu principal d’abastar l’arbre és prevenir enllaços redundants i el bucle de vies de comunicació en configuracions complexes de xarxa. Com a funció secundària, l’arbre de l’abast pot encaminar els paquets al voltant de punts de problemes per assegurar -se que les comunicacions siguin capaços de passar per xarxes que puguin patir interrupcions.
Topologia d’arbres d’abast vs. topologia d’anells
Quan les organitzacions començaven a fer servir els seus ordinadors a la dècada de 1980, una de les configuracions més populars va ser la xarxa d’anells. Per exemple, IBM va introduir la seva tecnologia propietària de token anell el 1985.
En una topologia de xarxa d’anells, cada node es connecta amb dos altres, un que s’asseu al davant i un que es posiciona al darrere. Els senyals només viatgen al voltant de l’anell en una sola direcció, amb cada node al llarg del camí lliurant qualsevol i tots els paquets que es troben al voltant de l’anell.
Si bé les xarxes d’anells simples funcionen bé quan només hi ha un bon grapat d’ordinadors, els anells es fan ineficients quan s’afegeixen centenars o milers de dispositius a una xarxa. És possible que un ordinador pugui enviar paquets a través de centenars de nodes només per compartir informació amb un altre sistema en una habitació contigua. L’ample de banda i el rendiment també es converteixen en un problema quan el trànsit només pot fluir en una direcció, sense cap pla de còpia de seguretat si un node al llarg del camí es trenca o es congestiona massa.
A la dècada dels 90, a mesura que Ethernet es va fer més ràpid (100Mbit/seg. Fast Ethernet es va introduir el 1995) i el cost d'una xarxa Ethernet (ponts, interruptors, cablejat) es va fer significativament més barat que l'anell de token, que va guanyar l'arbre de la LAN Wars and Token L’anell es va esvair ràpidament.
Com funciona l’arbre que funciona
Spanning Tree és un protocol de reenviament per als paquets de dades. És una part de policia de trànsit i una part d’enginyer civil per a les carreteres de xarxa que recorre les dades. Es troba a la capa 2 (capa d’enllaç de dades), de manera que es preocupa simplement de traslladar els paquets a la destinació adequada, no a quin tipus de paquets s’envien o a les dades que contenen.
L'arbre que s'estén s'ha convertit en tan omnipresent que el seu ús es defineix alEstàndard de xarxa IEEE 802.1D. Tal com es defineix a la norma, només hi pot existir una ruta activa entre els dos punts finals o les estacions per tal que funcionin correctament.
Spanning Tree està dissenyat per eliminar la possibilitat que les dades que passin entre segments de xarxa es quedin enganxats en un bucle. En general, els bucles confonen l'algoritme de reenviament instal·lat en dispositius de xarxa, fent que el dispositiu ja no sàpiga on enviar paquets. Això pot donar lloc a la duplicació de fotogrames o en el reenviament de paquets duplicats a diverses destinacions. Els missatges es poden repetir. Les comunicacions poden tornar a rebotar a un remitent. Fins i tot pot xocar una xarxa si comencen a produir-se massa bucles, menjant ample de banda sense cap guany apreciable mentre es bloqueja el trànsit no llaç.
El protocol d’arbre que s’esténimpedeix que es formin buclestancant totes les vies possibles per a cada paquet de dades. Engegueu un arbre d’ús de xarxa per definir rutes i ponts d’arrel on les dades poden viatjar i tancar funcionalment les rutes duplicades, fent -les inactives i inutilitzables mentre hi ha una ruta primària.
El resultat és que les comunicacions de xarxa flueixen perfectament independentment del complex o de la xarxa que sigui una xarxa. En certa manera, Spanning Tree crea rutes simples a través d’una xarxa per a les dades per viatjar mitjançant programari de la mateixa manera que els enginyers de xarxa feien utilitzar maquinari a les xarxes de bucles antigues.
Beneficis addicionals de l’arbre d’abastament
El principal motiu que s’utilitza l’arbre que s’utilitza és eliminar la possibilitat d’encaminar bucles dins d’una xarxa. Però també hi ha altres avantatges.
Com que l’arbre que s’està buscant constantment i defineix quines rutes de xarxa estan disponibles per als paquets de dades per recórrer, pot detectar si un node assegut al llarg d’un d’aquests camins primaris s’ha desactivat. Això pot succeir per diverses raons que van des d’una fallada de maquinari fins a una nova configuració de xarxa. Fins i tot pot ser una situació temporal basada en l'amplada de banda o altres factors.
Quan l’arbre de l’abast detecta que un camí primari ja no està actiu, pot obrir ràpidament un altre camí que s’havia tancat anteriorment. A continuació, pot enviar dades al voltant del lloc de problemes, eventualment designant el desviament com a nova ruta primària o enviar paquets al pont original en cas que torni a estar disponible.
Si bé l’arbre original d’abastament va ser relativament ràpid per fer aquestes noves connexions segons calia, el 2001 l’IEEE va introduir el ràpid protocol d’arbre de Spanning (RSTP). També es coneix com la versió 802.1W del protocol, RSTP va ser dissenyada per proporcionar una recuperació significativament més ràpida en resposta a canvis de xarxa, interrupcions temporals o fallada directa dels components.
I, mentre que RSTP va introduir nous comportaments de convergència de ruta i rols del port de pont per accelerar el procés, també es va dissenyar per ser compatible completament amb l’arbre original. Per tant, és possible que els dispositius amb les dues versions del protocol funcionin junts a la mateixa xarxa.
Mancances de l’arbre d’abast
Tot i que l’arbre que s’estén s’ha convertit en omnipresent durant els molts anys després de la seva introducció, hi ha qui defensa que ho ésHa arribat el moment. La major falla de l’arbre d’abastament és que tanca bucles potencials dins d’una xarxa tancant les vies potencials on podrien viatjar les dades. A qualsevol xarxa determinada que utilitza un arbre que s’explica, prop del 40% de les rutes de xarxa potencials estan tancades a les dades.
En entorns de xarxa extremadament complexos, com els que es troben dins dels centres de dades, la capacitat d’escalar ràpidament per satisfer la demanda és fonamental. Sense les limitacions imposades per l’arbre d’abastament, els centres de dades podrien obrir molta més amplada de banda sense necessitat de maquinari de xarxa addicional. Es tracta d’una situació irònica, perquè els entorns de xarxa complexos són per això que es va crear l’arbre. I ara la protecció que proporciona el protocol contra el bucle és, en certa manera, retenir aquests entorns de tot el seu potencial.
Es va desenvolupar una versió refinada del protocol anomenada múltiple d’instància (MSTP) per utilitzar LAN virtuals i permetre que més rutes de xarxa estiguin obertes alhora, tot i que impedeixen que es formin bucles. Però fins i tot amb MSTP, algunes rutes de dades potencials romanen tancades en qualsevol xarxa determinada que utilitza el protocol.
Hi ha hagut molts intents independents no estandarditzats de millorar les restriccions de l'amplada de banda de l'arbre que s'estén al llarg dels anys. Si bé els dissenyadors d’alguns d’ells han reivindicat l’èxit en els seus esforços, la majoria no són completament compatibles amb el protocol bàsic, cosa que significa que les organitzacions han d’utilitzar els canvis no normalitzats a tots els seus dispositius o trobar alguna manera de permetre’ls existir amb Switches Execute Standard Spanning Tree. En la majoria dels casos, els costos de mantenir i donar suport a múltiples sabors de l’arbre que abasten no valen la pena l’esforç.
Continuarà l’arbre que s’estén en el futur?
A banda de les limitacions de l'amplada de banda a causa de les vies de xarxa de tancament dels arbres, no es pot pensar ni un esforç en substitució del protocol. Tot i que IEEE publica ocasionalment actualitzacions per intentar fer -ho més eficient, sempre són compatibles amb les versions existents del protocol.
En certa manera, l’arbre de Spanning segueix la regla de “si no es trenca, no ho solucioneu”. L’arbre que s’executa s’executa de forma independent en el rerefons de la majoria de les xarxes per evitar que el trànsit flueixi, evitar que es formin bucles que indueixen els accidents i encaminen el trànsit al voltant de punts de problemes, de manera que els usuaris finals no saben ni tan sols si la seva xarxa experimenta trastorns temporalment com a part del seu dia a- Operacions de dia. Mentrestant, al backend, els administradors poden afegir nous dispositius a les seves xarxes sense pensar -se sobre si podran comunicar -se o no amb la resta de la xarxa o el món exterior.
A causa de tot això, és probable que l’arbre que s’utilitzi durant els propers anys s’utilitzi. Hi pot haver algunes actualitzacions menors de tant en tant, però el principal protocol d’arbre i totes les funcions crítiques que realitza probablement siguin aquí per quedar -se.
Post Horari: 07 de novembre de 2013
