Протокол, що охоплює дерево, іноді просто називають деревом, що охоплює,-це Waze або Mapquest сучасних мереж Ethernet, що спрямовує трафік за найбільш ефективним маршрутом на основі умов у режимі реального часу.
На основі алгоритму, створеного американським комп'ютерним вченим Radia Perlman, коли вона працювала в корпорації Digital Equipment (DEC) У 1985 році головна мета, що охоплює дерево, - запобігання зайвих посилань та циклу шляхів зв'язку в складних конфігураціях мережі. В якості вторинної функції, що охоплює дерево, може направляти пакети навколо проблем з проблемами, щоб гарантувати, що комунікації зможуть проходити через мережі, які можуть зазнати перебоїв.
Топологія, що охоплює дерево та топологію кільця
Коли організації тільки починали налагоджувати свої комп’ютери у 1980 -х роках, однією з найпопулярніших конфігурацій була кільцева мережа. Наприклад, IBM представив свою власну технологію Token Ring у 1985 році.
У топології кільцевої мережі кожен вузол з'єднується з двома іншими, один, який сидить попереду на кільці, і той, який розташований за ним. Сигнали подорожують лише навколо кільця в одному напрямку, кожен вузол по дорозі передає будь -які пачки, що петлять навколо кільця.
Хоча прості кільцеві мережі працюють нормально, коли є лише кілька комп’ютерів, кільця стають неефективними, коли до мережі додаються сотні чи тисячі пристроїв. Комп'ютер може знадобитися надсилати пакети через сотні вузлів лише для обміну інформацією з однією іншою системою в сусідньому приміщенні. Пропускна здатність та пропускна здатність також стають проблемою, коли трафік може текти лише в одному напрямку, без резервного плану, якщо вузол по дорозі зламається або надмірно перевантажений.
У 90 -х роках, коли Ethernet стало швидшим (100 Мбіт/сек. Fast Ethernet був введений у 1995 році), а вартість мережі Ethernet (мости, комутатори, кабелі) стали значно дешевшими, ніж кільце з токеном, що охоплює дерево, виграла воєн лопатології лопатології та токен Кільце швидко зів’яло.
Як працює дерево, що охоплює
Дерево, що охоплює, - це протокол переадресації для пакетів даних. Це одна частина дорожнього поліцейського та однієї частини інженера -цивільного для мережевих автомобільних доріг, які проходять дані. Він сидить на шарі 2 (шар посилання даних), тому він просто стосується переміщення пакетів до відповідного пункту призначення, а не які пакети надсилаються, або дані, які вони містять.
Темне дерево стало настільки всюдисущим, що його використання визначається вМережевий стандарт IEEE 802.1d. Як визначено в стандарті, може існувати лише один активний шлях між будь -якими двома кінцевими точками або станціями, щоб вони могли належним чином функціонувати.
Дерево, що охоплює, призначене для усунення можливості, що дані, що проходять між сегментами мережі, застрягнуть у циклі. Загалом, петлі плутають алгоритм переадресації, встановлений у мережевих пристроях, що робить його, щоб пристрій більше не знав, куди надсилати пакети. Це може призвести до дублювання кадрів або переадресації дублікатів пакетів до декількох напрямків. Повідомлення можуть повторити. Комунікації можуть відмовитися від відправника. Він навіть може зламати мережу, якщо занадто багато циклів почнуть відбуватися, вживання в їжу пропускної здатності без помітних вигод, блокуючи інший не-петлевий трафік від проходження.
Протокол дерева, що охоплюєзупиняє петлі від формуванняЗакриваючи всі, крім одного можливий шлях для кожного пакету даних. Перемикає на мережевому використанні, що охоплює дерево для визначення кореневих шляхів та мостів, де дані можуть рухатися, і функціонально закрити дублюючі шляхи, роблячи їх неактивними та непридатними, поки є первинний шлях.
Результат полягає в тому, що мережеві комунікації протікають безперешкодно незалежно від того, наскільки складною чи величезною мережею стає мережа. Певним чином, що Spanning Tree створює поодинокі шляхи через мережу для даних для подорожей за допомогою програмного забезпечення приблизно так само, як і інженери мережі за допомогою апаратного забезпечення в старих мережах циклу.
Додаткові переваги, що охоплюють дерево
Використовується основна причина, що охоплює дерево, - це усунення можливості маршрутизації петлі в мережі. Але є й інші переваги.
Оскільки дерево, що охоплює, постійно шукає та визначає, які мережеві шляхи доступні для проїзду даних даних, воно може виявити, чи не відключений вузол, що сидить уздовж одного з цих первинних шляхів. Це може статися з різних причин, починаючи від неспроможності апаратного забезпечення до нової мережевої конфігурації. Це навіть може бути тимчасовою ситуацією на основі пропускної здатності чи інших факторів.
Коли дерево, що охоплює, виявляє, що первинний шлях вже не активний, він може швидко відкрити ще один шлях, який раніше був закритий. Потім він може надсилати дані навколо місця неприємностей, врешті -решт, позначаючи об'їзд як новий первинний шлях, або відправляючи пакети назад до оригінального мосту, якщо він знову стане доступним.
Незважаючи на те, що оригінальне дерево, що охоплює, було відносно швидким у створенні цих нових з'єднань за потребою, у 2001 році IEEE ввів протокол швидкого польоту (RSTP). Також називають версією протоколу 802.1W, RSTP був розроблений для забезпечення значно більшого відновлення у відповідь на зміни мережі, тимчасові відключення або відверту провал компонентів.
І хоча RSTP ввів нову поведінку конвергенції шляху та ролі портів мостових портів для прискорення процесу, він також був розроблений таким чином, щоб бути повністю назад, сумісним з оригінальним деревом, що охоплює. Тож можливо, що пристрої з обома версіями протоколу працюють разом в одній мережі.
Недоліки, що охоплюють дерево
В той час як триває дерево, стало всюдисущим протягом багатьох років після його введення, є ті, хто стверджує, що цеприйшов час. Найбільша несправність дерева, що охоплює, полягає в тому, що він закриває потенційні петлі в мережі, вимикаючи потенційні шляхи, де дані можуть рухатися. У будь -якій даній мережі за допомогою Spanning Tree близько 40% потенційних мережевих шляхів закриті для даних.
У надзвичайно складних мережних умовах, таких як ті, що знаходяться в центрах обробки даних, можливість швидко збільшуватися для задоволення попиту є критичною. Без обмежень, накладених на те, що охоплює дерево, центри обробки даних можуть відкрити набагато більше пропускної здатності без необхідності додаткового обладнання для мережі. Це якась іронічна ситуація, оскільки складні мережеві середовища - це те, чому було створено дерево, що охоплює. А тепер захист, що надається протоколом проти петлі, певним чином стримує ці середовища з повного потенціалу.
Для використання віртуальних локень та дозволу більше мережевих шляхів було розроблено вдосконалену версію протоколу під назвою Дерево, що охоплює множин, і дозволяючи більше формуватися петлі. Але навіть при MSTP досить багато потенційних шляхів даних залишаються закритими в будь -якій мережі, що використовує протокол.
Протягом багатьох років було багато нестандартних, незалежних спроб покращити обмеження пропускної здатності. Хоча дизайнери деяких з них претендували на успіх у своїх зусиллях, більшість не повністю сумісні з основним протоколом, тобто організації повинні або використовувати нестандартні зміни на всіх своїх пристроях, або знайти якийсь спосіб, щоб дозволити їм існувати Перемикає, що працює стандартне дерево, що охоплює. У більшості випадків витрати на підтримку та підтримку декількох ароматів, що охоплюють дерево, не варті зусиль.
Чи триватиме дерево, що триватиме в майбутньому?
Окрім обмежень пропускної здатності через мережеві шляхи, що охоплює дерево, не так багато думок чи зусиль, що вкладаються в заміну протоколу. Хоча IEEE періодично випускає оновлення, щоб спробувати зробити його більш ефективним, вони завжди зворотні, сумісні з існуючими версіями протоколу.
У певному сенсі, що охоплює дерево, слідує за правилом "Якщо воно не зламалося, не виправляйте". Темне дерево працює незалежно у фоновому режимі більшості мереж, щоб утримати трафік, запобігти формуванню петлі, що викликають аварій Денні операції. Тим часом, на бік, адміністратори можуть додавати нові пристрої до своїх мереж, не думаючи про те, чи зможуть вони спілкуватися з рештою мережі чи зовнішнім світом.
Через все це, ймовірно, що триває дерево на довгі роки. Час від часу можуть бути незначні оновлення, але основний протокол дерева, що охоплює дерево, та всі критичні особливості, які він виконує, ймовірно, тут залишаються.
Час посади: листопад-07-2023
