logo
СиСПК (ВАСИН)-лекции

Протокол охватывающего дерева (Spanning-Tree Protocol)

Когда сеть строится с использованием топологии иерархического дерева, то коммутационные петли отсутствуют. Однако сети часто проектируются с избыточными путями, чтобы обеспечить надежность и устойчивость сети (рис.4.7). Избыточные пути могут приводить к образованию коммутационных петель, что, в свою очередь, может привести к широковещательному шторму и падению сети.

Рис.4.7. Образование маршрутных петель в сетях на коммутаторах

Протокол охватывающего дерева (Spanning-Tree Protocol – STP) относится к протоколам, которые используются, чтобы избежать маршрутных (коммутационных) петель. Коммутаторы используют алгоритм STA, чтобы перевести в резервное состояние избыточные пути, которые не соответствуют топологии иерархического дерева. Запасные избыточные пути задействуются, если основные выходят из строя.

Таким образом, STP используется для создания дерева логической иерархии без петель, т.е. при наличии физических петель, логические петли отсутствуют.

Каждый коммутатор в локальной сети рассылает уведомления STP, называемые Bridge Protocol Data Units (BPDUs), во все свои порты чтобы позволять другим коммутаторам знать о их существовании. Эта информация используется, чтобы выбрать корневой коммутатор для сети.

Каждый порт коммутатора, который используя STP, находится в одном из следующих 5 состояний:

При инициализации коммутатора все порты, за исключением находящихся в выключенном состоянии Disabled, переводятся в состояние блокировки Blocking. В этом состоянии порты передают, принимают и обрабатывают сообщения BPDU, т.е. участвуют в процессе управления, но не передают информационные данные.

В начальный момент работы алгоритма STA порты устанавливаются в состояние прослушивания Listening на время, определяемое таймером. Если за время работы таймера порт получит BPDU с лучшей чем его метрикой, то он перейдет в состояние блокировки Blocking. Если принятая метрика хуже его собственной, порт перейдет в состояние обучения Learning, чтобы принимать, но еще не продвигать пакеты данных и создавать адресную таблицу коммутации. Длительность состояния Learning также задается таймером.

После окончания заданного таймером времени порт переходит в состояние продвижения Forwarding, т.е. начинает полноценную обработку пакетов.

Переход порта в состояние выключения Disabled и выход из него может быть реализован только по командам конфигурирования.

Существенным недостатком протокола STP является слишком долгое время формирования новой конфигурации сети, которое может составлять значение порядка 1 мин.