Den spændende træprotokol, sommetider bare benævnt spændere træ, er Waze eller Mapquest fra moderne Ethernet-netværk, der dirigerer trafik langs den mest effektive rute baseret på realtidsbetingelser.
Baseret på en algoritme oprettet af amerikansk computerforsker Radia Perlman, mens hun arbejdede for Digital Equipment Corporation (DEC) i 1985, er det primære formål med at spænde træet at forhindre overflødige links og looping af kommunikationsveje i komplekse netværkskonfigurationer. Som en sekundær funktion kan Spanning Tree rute pakker rundt om problemer med problemer for at sikre, at kommunikation er i stand til at vinde gennem netværk, der muligvis oplever forstyrrelser.
Spanning Tree Topology vs. Ring Topology
Da organisationer lige begyndte at netværke deres computere i 1980'erne, var en af de mest populære konfigurationer ringnetværket. For eksempel introducerede IBM sin proprietære token ringteknologi i 1985.
I en ringnetværkstopologi forbindes hver knude med to andre, en der sidder foran den på ringen og en, der er placeret bag den. Signaler rejser kun rundt i ringen i en enkelt retning, hvor hver knude undervejs afleverer enhver og alle pakker, der løber rundt om ringen.
Mens enkle ringnetværk fungerer fint, når der kun er en håndfuld computere, bliver ringe ineffektive, når hundreder eller tusinder af enheder føjes til et netværk. En computer skal muligvis sende pakker gennem hundreder af noder bare for at dele information med et andet system i et tilstødende rum. Båndbredde og gennemstrømning bliver også et problem, når trafik kun kan strømme i en retning uden sikkerhedskopi, hvis en knude undervejs bliver brudt eller alt for overbelastet.
I 90'erne, da Ethernet blev hurtigere (100mbit/sek. Hurtig Ethernet blev introduceret i 1995), og omkostningerne ved et Ethernet -netværk (broer, switches, kabling) blev markant billigere end token ring, spændet træ vandt LAN Topology Wars og token Ring falmede hurtigt væk.
Hvordan spandende træ fungerer
Spanning Tree er en videresendelsesprotokol til datapakker. Det er en del trafik politimand og en del civilingeniør for de netværksmæssige motorveje, som data rejser igennem. Det sidder ved lag 2 (datalinklag), så det er simpelthen optaget af at flytte pakker til deres passende destination, ikke hvilken slags pakker der sendes, eller de data, de indeholder.
Spanning Tree er blevet så allestedsnærværende, at dets anvendelse er defineret iIEEE 802.1D Netværksstandard. Som defineret i standarden kan kun en aktiv sti eksistere mellem to slutpunkter eller stationer for at de kan fungere korrekt.
Spanning Tree er designet til at eliminere muligheden for, at data, der passerer mellem netværkssegmenter, sidder fast i en løkke. Generelt forveksler sløjfer den videresendelsesalgoritme, der er installeret i netværksenheder, hvilket gør det, så enheden ikke længere ved, hvor de skal sende pakker. Dette kan resultere i duplikering af rammer eller videresendelse af duplikatpakker til flere destinationer. Meddelelser kan blive gentaget. Kommunikation kan hoppe tilbage til en afsender. Det kan endda gå ned i et netværk, hvis for mange sløjfer begynder at forekomme, og spise båndbredde uden nogen mærkbare gevinster, mens de blokerer for anden ikke-loopet trafik fra at komme igennem.
Den spandende træprotokolstopper løkker i at danneVed at lukke alle undtagen en mulig vej for hver datapakke. Tænder på et netværksbrug, der spænder over træ til at definere rodstier og broer, hvor data kan rejse, og funktionelt lukke duplikatstier, hvilket gør dem inaktive og ubrugelige, mens en primær sti er tilgængelig.
Resultatet er, at netværkskommunikationsstrøm problemfrit uanset hvor kompliceret eller stort et netværk bliver. På en måde skaber Spanning Tree enkelt stier gennem et netværk til data til at rejse ved hjælp af software på omtrent samme måde som netværksingeniører ved hjælp af hardware på de gamle Loop Networks.
Yderligere fordele ved Spanning Tree
Den primære årsag til, at det bruges, er at eliminere muligheden for at routing af løkker inden for et netværk. Men der er også andre fordele.
Fordi Spanning Tree konstant leder efter og definerer, hvilke netværksstier der er tilgængelige for datapakker at rejse igennem, kan det registrere, om en knude, der sidder langs en af disse primære stier, er deaktiveret. Dette kan ske af forskellige årsager, der spænder fra en hardwarefejl til en ny netværkskonfiguration. Det kan endda være en midlertidig situation baseret på båndbredde eller andre faktorer.
Når det spænder over træ detekterer, at en primær sti ikke længere er aktiv, kan den hurtigt åbne en anden sti, der tidligere var lukket. Det kan derefter sende data omkring problemet, og til sidst udpege omvejen som den nye primære sti eller sende pakker tilbage til den originale bro, hvis den igen blev tilgængelig.
Mens det originale spændetræ var relativt hurtigt med at skabe de nye forbindelser efter behov, introducerede IEEE i 2001 Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). Også benævnt 802.1W -versionen af protokollen, RSTP, var designet til at give betydeligt hurtigere gendannelse som svar på netværksændringer, midlertidige strømafbrydelser eller den direkte svigt i komponenter.
Og mens RSTP introducerede ny sti -konvergensadfærd og brohavnroller for at fremskynde processen, var den også designet til at være fuldt bagudkompatibel med det originale spændetræ. Så det er muligt for enheder med begge versioner af protokollen at fungere sammen på det samme netværk.
Mangler ved Spanning Tree
Mens Spanning Tree er blevet allestedsnærværende i de mange år efter dens introduktion, er der dem, der hævder, at det ertiden er kommet. Den største skyld i det spændende træ er, at det lukker potentielle sløjfer inden for et netværk ved at lukke potentielle veje, hvor data kunne rejse. I ethvert givet netværk, der bruger spandende træ, er ca. 40% af de potentielle netværksstier lukket for data.
I ekstremt komplekse netværksmiljøer, såsom dem, der findes inden for datacentre, er evnen til hurtigt at skalere op for at imødekomme efterspørgslen. Uden de begrænsninger, der er pålagt af Spanning Tree, kunne datacentre åbne meget mere båndbredde uden behov for yderligere netværkshardware. Dette er en slags ironisk situation, fordi komplekse netværksmiljøer er grunden til, at der blev skabt spændetræ. Og nu er beskyttelsen, der leveres af protokollen mod looping, på en måde at holde disse miljøer tilbage fra deres fulde potentiale.
En raffineret version af protokollen kaldet Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) blev udviklet til at anvende virtuelle LAN'er og gøre det muligt for flere netværksstier at være åbne på samme tid, mens der stadig forhindrer sløjfer i at dannes. Men selv med MSTP forbliver en hel del potentielle datastier lukket på et givet netværk, der anvender protokollen.
Der har været mange ikke-standardiserede, uafhængige forsøg på at forbedre båndbreddebegrænsninger af spændetræ gennem årene. Mens designerne af nogle af dem har hævdet succes i deres bestræbelser, er de fleste ikke helt kompatible med kerneprotokollen, hvilket betyder, at organisationer enten har brug for at anvende de ikke-standardiserede ændringer på alle deres enheder eller finde en måde at give dem mulighed for at eksistere med Kontakter, der kører standardspændingstræ. I de fleste tilfælde er omkostningerne ved vedligeholdelse og understøttelse af flere smag af spændetræ ikke værd at gøre det.
Vil spandende træ fortsætte i fremtiden?
Bortset fra begrænsningerne i båndbredde på grund af spandende træafslutningsnetværksstier, er der ikke meget tanke eller kræfter, der bliver sat i at erstatte protokollen. Selvom IEEE lejlighedsvis frigiver opdateringer for at prøve at gøre det mere effektivt, er de altid bagudkompatible med eksisterende versioner af protokollen.
På en måde følger Spanning Tree reglen om "Hvis det ikke er brudt, skal du ikke ordne det." Spanning af træ kører uafhængigt i baggrunden for de fleste netværk for at holde trafikken flyder, forhindre, at crash-inducerende løkker dannes og dirigerer trafik omkring problemer, så slutbrugerne aldrig engang ved, om deres netværk oplever midlertidigt forstyrrelser som en del af dets dag til- Dagsoperationer. I mellemtiden kan administratorer på backend tilføje nye enheder til deres netværk uden for meget tanke om, hvorvidt de vil være i stand til at kommunikere med resten af netværket eller omverdenen.
På grund af alt dette er det sandsynligt, at spændetræet forbliver i brug i mange år fremover. Der kan være nogle mindre opdateringer fra tid til anden, men den kerne, der spænder over træprotokol, og alle de kritiske funktioner, den udfører, er sandsynligvis her for at blive.
Posttid: Nov-07-2023
