Il protocollo dell'albero che spinge, a volte appena indicato come albero da spanning, è il waze o la mapquest delle moderne reti Ethernet, dirigendo il traffico lungo il percorso più efficiente in base alle condizioni in tempo reale.
Sulla base di un algoritmo creato dall'informatica americana Radia Perlman mentre lavorava per Digital Equipment Corporation (DEC) nel 1985, lo scopo principale di spanning Tree è prevenire collegamenti ridondanti e il loop dei percorsi di comunicazione in complesse configurazioni di rete. Come funzione secondaria, lo spanning dell'albero può instradare i pacchetti attorno ai punti di guasto per garantire che le comunicazioni siano in grado di avviarsi attraverso reti che potrebbero sperimentare interruzioni.
Topologia dell'albero che attraversa la topologia dell'anello
Quando le organizzazioni stavano appena iniziando a fare rete i loro computer negli anni '80, una delle configurazioni più popolari era la rete Ring. Ad esempio, IBM ha introdotto la sua tecnologia di anello di token proprietario nel 1985.
In una topologia di rete ad anello, ogni nodo si collega con altri due, uno che si trova davanti a esso sul ring e uno che è posizionato dietro di esso. I segnali viaggiano solo attorno all'anello in un'unica direzione, con ogni nodo lungo la strada che distribuisce tutti i pacchetti che si aggirano attorno all'anello.
Mentre semplici reti ad anello funzionano bene quando ci sono solo una manciata di computer, gli anelli diventano inefficienti quando centinaia o migliaia di dispositivi vengono aggiunti a una rete. Potrebbe essere necessario inviare pacchetti attraverso centinaia di nodi solo per condividere informazioni con un altro sistema in una stanza adiacente. Anche la larghezza di banda e il throughput diventano un problema quando il traffico può fluire solo in una direzione, senza piano di backup se un nodo lungo la strada si spezza o si congestionava eccessivamente.
Negli anni '90, quando Ethernet divenne più veloce (100 mbit/sec. Fast Ethernet fu introdotto nel 1995) e il costo di una rete Ethernet (ponti, interruttori, cablaggio) divenne significativamente più economico dell'anello token, che lo spingeva l'albero ha vinto le guerre di topologia LAN e il token Anello rapidamente sbiadito.
Come funziona lo spanning Tree
Lo spanning Tree è un protocollo di inoltro per i pacchetti di dati. È una coppia di traffico e ingegnere civile per le autostrade di rete che i dati passano. Si trova a Layer 2 (Livello di collegamento dati), quindi è semplicemente preoccupato di spostare i pacchetti nella destinazione appropriata, non che tipo di pacchetti vengono inviati o i dati che contengono.
Lo spanning Tree è diventato così onnipresente che il suo uso è definito inStandard di networking IEEE 802.1d. Come definito nello standard, può esistere solo un percorso attivo tra due endpoint o stazioni in modo da funzionare correttamente.
Lo spanning Tree è progettato per eliminare la possibilità che i dati che passano tra i segmenti di rete rimangano bloccati in un ciclo. In generale, i loop confondono l'algoritmo di inoltro installato su dispositivi di rete, rendendolo in modo che il dispositivo non sappia più dove inviare i pacchetti. Ciò può comportare la duplicazione di frame o l'inoltro di pacchetti duplicati a più destinazioni. I messaggi possono ripetere. Le comunicazioni possono tornare a un mittente. Può persino arrestare una rete se si verificano troppi loop, mangiando larghezza di banda senza guadagni apprezzabili mentre bloccano il passaggio di altri traffico non graduali.
Il protocollo dell'albero che spingeSmette di formare i loopChiudendo tutto il percorso tranne uno possibile per ciascun pacchetto di dati. Accendi su una rete Utilizzo dell'albero per definire percorsi di radice e ponti in cui i dati possono viaggiare e chiudere funzionalmente percorsi duplicati, rendendoli inattivi e inutilizzabili mentre è disponibile un percorso primario.
Il risultato è che le comunicazioni di rete fluiscono perfettamente indipendentemente da quanto diventa complessa o vasta una rete. In un certo senso, lo spanning Tree crea percorsi singoli attraverso una rete per i dati per viaggiare utilizzando il software nello stesso modo in cui gli ingegneri di rete hanno utilizzato l'hardware sulle vecchie reti di loop.
Ulteriori vantaggi dello spanning Tree
Viene utilizzato il motivo principale che si estende sull'albero è per eliminare la possibilità di instradare i loop all'interno di una rete. Ma ci sono anche altri vantaggi.
Poiché lo spanning Tree è costantemente alla ricerca e definire quali percorsi di rete sono disponibili per i pacchetti di dati da percorrere, può rilevare se un nodo seduto lungo uno di quei percorsi primari è stato disabilitato. Ciò può accadere per una serie di ragioni che vanno da un fallimento hardware a una nuova configurazione di rete. Può anche essere una situazione temporanea basata sulla larghezza di banda o altri fattori.
Quando lo spanning dell'albero rileva che un percorso primario non è più attivo, può aprire rapidamente un altro percorso che era stato precedentemente chiuso. Può quindi inviare dati nel punto di guaio, designando infine la deviazione come nuovo percorso primario o inviando pacchetti al ponte originale se dovessero diventare di nuovo disponibile.
Mentre l'albero di spanning originale era relativamente veloce nel stabilire quelle nuove connessioni, nel 2001 l'IEEE ha introdotto il protocollo rapido per la spanning dell'albero (RSTP). Chiamata anche la versione 802.1W del protocollo, RSTP è stata progettata per fornire un recupero significativamente più rapido in risposta a cambiamenti di rete, interruzioni temporanee o fallimento definitivo dei componenti.
E mentre RSTP ha introdotto nuovi comportamenti di convergenza del percorso e ruoli di porte di ponte per accelerare il processo, è stato anche progettato per essere completamente compatibile all'indietro con l'albero di spanning originale. Quindi è possibile che i dispositivi con entrambe le versioni del protocollo operino insieme sulla stessa rete.
Carenze di spanning albero
Mentre lo spanning Tree è diventato onnipresente nel corso dei molti anni successivi alla sua introduzione, ci sono quelli che sostengono che lo èIl tempo è arrivato. Il più grande difetto dello spanning Tree è che chiude potenziali loop all'interno di una rete chiudendo potenziali percorsi in cui i dati potrebbero viaggiare. In una determinata rete che utilizza la spanning albero, circa il 40% dei potenziali percorsi di rete è chiuso ai dati.
In ambienti di networking estremamente complessi, come quelli che si trovano all'interno dei data center, è fondamentale la capacità di aumentare rapidamente la domanda. Senza i limiti imposti dall'albero, i data center potrebbero aprire molta più larghezza di banda senza la necessità di hardware di rete aggiuntivo. Questa è una specie di situazione ironica, perché gli ambienti di networking complessi sono il motivo per cui è stato creato lo spanning dell'albero. E ora la protezione fornita dal protocollo contro il looping è, in un certo senso, trattenere quegli ambienti dal loro pieno potenziale.
È stata sviluppata una versione raffinata del protocollo chiamato Multiple Interance Spanning Tree (MSTP) per impiegare LAN virtuali e consentire all'apertura di più percorsi di rete contemporaneamente, pur impedendo la formazione di loop. Ma anche con MSTP, alcuni potenziali percorsi di dati rimangono chiusi su una determinata rete che impiega il protocollo.
Ci sono stati molti tentativi indipendenti non standardizzati di migliorare le restrizioni alla larghezza di banda dello spanning Tree nel corso degli anni. Mentre i progettisti di alcuni di loro hanno rivendicato il successo nei loro sforzi, la maggior parte non è completamente compatibile con il protocollo di base, il che significa che le organizzazioni devono o impiegare le modifiche non standardizzate su tutti i loro dispositivi o trovare un modo per consentire loro di esistere Switchs Running Standard Spanning Tree. Nella maggior parte dei casi, i costi per il mantenimento e il supporto di più gusti di spanning Tree non meritano lo sforzo.
Lo spanning Tree continuerà in futuro?
A parte le limitazioni della larghezza di banda a causa della spannatura dei percorsi di rete di chiusura degli alberi, non c'è molto pensiero o sforzo che venga messo nella sostituzione del protocollo. Sebbene IEEE rilasci occasionalmente aggiornamenti per cercare di renderlo più efficiente, sono sempre compatibili con le versioni esistenti del protocollo.
In un certo senso, lo spanning Tree segue la regola di "Se non è rotto, non risolverlo". Lo spanning dell'albero funziona in modo indipendente sullo sfondo della maggior parte delle reti per mantenere il traffico, impedire la formazione di loop che inducono gli incidenti e instradano il traffico attorno ai punti di guasto in modo che gli utenti finali non sappiano mai se le loro difficoltà di rete hanno temporaneamente interruzioni come parte del suo giorno-per- Operazioni diurne. Nel frattempo, sul backend, gli amministratori possono aggiungere nuovi dispositivi alle loro reti senza troppo pensiero se saranno in grado di comunicare o meno con il resto della rete o il mondo esterno.
A causa di tutto ciò, è probabile che lo spanning Tree rimarrà in uso per molti anni a venire. Di tanto in tanto potrebbero esserci alcuni aggiornamenti minori, ma il protocollo core che si estende sull'albero e tutte le caratteristiche critiche che esegue sono probabilmente qui per rimanere.
Tempo post: nov-07-2023
