Обзор протокола связующего дерева

Протокол связующего дерева (Spanning Tree Protocol — STP ) является протоколом управления каналом 2-го уровня, который используется для поддержки такого состояния сети, в котором в ней отсутствуют петли. Первоначальная версия протокола STP была разработана корпорацией Digital Equipment (Digital). Впоследствии комитет IEEE 802 модернизировал алгоритм связующего дерева и опубликовал его в виде спецификации IEEE 802.Id. Алгоритмы корпорации Digital и комитета IEEE отличаются друг от друга и несовместимы. Коммутаторы Cisco, такие как Catalyst 1900 и 2950, ис­пользуют версию протокола STP спецификации IEEE 802. Id.

Назначение протокола STP состоит в поддержке такого состояния сети, в кото­ром в ней отсутствуют петли. Для того» чтобы сеть была свободна от петель, при ее обнаружении мост или коммутатор автоматически осуществляет логическую блоки­ровку одного или нескольких избыточных портов.

Протокол STP постоянно проверяет сеть на предмет появления нового канала или сбоя в уже существующих; в этом случае коммутатор или мост получает инфор­мацию о таком событии. Пример работы протокола STP показан на рис. 8.5. В слу­чае изменения топологии сети коммутаторы и мосты, на которых функционирует протокол STP, автоматически реконфигурируют свои порты для того, чтобы предот­вратить потерю связи в каналах и возникновение петель.

В объединенных сетях на основе коммутаторов петли на физическом уровне мо­гут вызвать серьезные проблемы. Широковещательные штормы, множественная пе­редача фреймов и нестабильность баз данных МАС-адресов могут сделать такие сети неработоспособными.

Сетям на основе коммутации присущи такие преимущества, как малый размер коллизионных доменов, микросегментация и дуплексный режим работы. Проше го­воря, преимуществом таких сетей является высокая производительность. Протокол STP используется в сетях с коммутацией для создания логической топологии, сво­бодной от петель, из физической топологии, в которой петли присутствуют. Каналы, порты и коммутаторы, которые не являются элементами активной, свободной от петель топологии не участвуют в пересылке фреймов данных

Если какой-либо элемент активной топологии выходит из строя, то необходимо определить новую свободную от петель топологию. Вычислить новую свободную от петель топологию или выполнить конвергенцию сети необходимо как можно быст­рее для того, чтобы свести к минимуму время, в течение которого конечные станции не имеют доступа к сетевым ресурсам.

Для современных сетей версия протокола STP, определенная в стандарте IEEE 802.Id, осуществляет конвергенцию к новой топологии слишком медлен­но. Для преодоления этих ограничений был разработан новый стандарт — IEEE 802.lw или RSTP. В настоящей главе рассматривается как протокол STP, так и протокол RSTP.