خوش آموز درخت تو گر بار دانش بگیرد، به زیر آوری چرخ نیلوفری را
معرفی پروتکل STP یا Spanning Tree Protocols
اگر دوره های سیسکو را گذرانده باشید یا مشغول گذراندن دوره های سیسکو هستید بی شک نام پروتکل STP یا spanning-tree protocols را شنیده اید. در این پست تصمیم داریم در خصوص این پروتکل به طور کامل صحبت کنیم و در یک پست جامع این پروتکل را تا حد توان به شما دوستان معرفی نماییم. شاید در سناریوهای دوره CCNA سیسکو در قالب سناریو یا سناریوهایی این پروتکل را خدمت شما معرفی کرده باشند و کارکرد کلی این پروتکل را مشاهده کنید ولی جزئیات بیشتری را در این پست از این پروتکل شاهد خواهیم بود. پس تمرکز در این پست به انواع مختلف پروتکل STP مختلف خواهد بود ولی بیشتر به +pvst خواهیم پرداخت.
از پروتکل IEEE 802.1D، چندین پروتکل مختلف spanning-tree protocols وجود دارد:
STP استاندارد IEEE 802.1D را دارد که به منظور جلوگیری از loop در شبکه ها ارائه شد که این پروتکل با نام Common Spanning Tree یا CST شناخته می شود. صرفنظر از تعداد vLAN ها در کل شبکه، این اولین spanning-tree بود که معرفی گردید. تا اینجای کار، این امکان وجود نداشت که برای هر VALN در شبکه، STP جدا داشت
Per-VLAN Spanning Tree یا PVST+ که پروتکل کاملا سیسکویی است که پیشرفت زیادی در پروتکل STP حاصل شد بطوری که spanning-tree 802.1D به طور جداگانه برای هر VLAN پیکربندی می شود. همانطور که گفته شد این پروتکل کاملا سیسکویی است.
Rapid Spanning Tree Protocol یا RSTP که توسط IEEE 802.1w ارائه گردید. RSTP به منظور بهبود عملکرد STP که نسخه اول IEEE 802.1D بود، ارائه گردید.
Rapid Per-VLAN Spanning Tree یا Rapid PVST+ که این پروتکل هم انحصاری کمپانی سیسکو است که این پروتکل هم نسخه پیشرفته تر پروتکل قبلی سیسکو، یعنی Per-VLAN Spanning Tree می باشد.
Multiple Spanning Tree Protocol یا MSTP که توسط IEEE 802.1s ارائه گردید که چندین VLAN را در همان spanning-tree در واقع قرار داده یا Map می کند و پیاده سازی سیسکو از MSTP اغلب به عنوان Multiple Spanning Tree یا MST نامیده می شود.
برای شخصی که مدیریت سوئیچ ها را در سازمان را عهده دار است، مهم است که بداند از کدام پروتکل STP در شبکه سازمان استفاده کند. در ادامه ویژگی های نسخه های مختلف STP را بررسی می کنیم.
IEEE 802.1D استاندارد اصلی است.
STP، صرفنظر از تعدادی از VLAN ها، یک STP را برای کل VLAN های شبکه ایجاد می کند. تعداد VLAN مهم نیست چون برای همه آنها اعمال می شود.
چون همیشه یک root bridge یا RB وجود دارد، ترافیک برای همه VLAN ها در یک مسیر جریان می یابد که می تواند به جریان های ترافیکی غیرمتعارف منجر شود.
CPU و Memery نیاز در این استاندارد، کمتر سایر مدل های STP است.
این نسخه از STP همگرایی آهسته ای دارد یا به اصلاح slow converge است.
هر کدام از آنها می توانند از PortFast, BPDU guard, BPDU filter, root guard, loop guard پشتیبانی کنند.
این طراحی اجازه می دهد تا spanning tree برای ترافیک های مجزای vLAN ها، بهینه سازی شود.
به دلیل حفظ STP ها در هر VLAN، نیاز به CPU و Memory بیشتری دارد.
مانند 802.1D، زمان همگرایی آهسته ای دارد.
مانند STP فقط ترافیک همه VLAN ها را لحاظ می کند و برای هر vLAN جداگانه نیست.
میزان CPU و Memry مورد نیاز چیزی بین Rapid PVST+ و 802.1D است.
Rapid PVST+ از PVST + استفاده می کند که 802.1w را برای هر VLAN بصورت جداگانه فراهم می کند.
از تمام مدل های STP، به مقدار بیشتری از CPU و Memory نیاز دارد.
MSTP چندین VLAN را در یک STP قرار می دهد.
از شانزده RSTP پشتیبانی می کند.
هر کدام از آنها می توانند از PortFast, BPDU guard, BPDU filter, root guard, loop guard پشتیبانی کنند.
مقدار پردازنده و حافظه مورد نیاز برای MSTP چیزی بین Rapid PVST+ و RSTP است.
خلاصه همه این توضیحات را در جدول زیر می توانید مشاهده کنید:
سوئیچ های سیسکویی که ورژن IOS های 15 یا بالاتر باشد، بصورت پیشفرض PVST+ در آنها اجراست.
سوئیچ های کاتالیست سیسکو از PVST+, Rapid PVST+, MSTP پشتیبانی می کنند ولی توجه داشته باشید که در آن واحد فقط یکی از اینها می تواند فعال باشد.
حالا در ادامه بصورت تصویری بیشتر با این پروتکل PVST+ آشنا خواهیم شد.
استاندارد IEEE 802.1D فقط یک STP را برای کل شبکه تدوین کرد و سیسکو هم PVST+ را ارائه داد تا IEEE 802.1D برای هر VLAN مستقل باشد. با PVST+ ممکن است یک پورت trunk روی یک سوئیچ برای VLAN بلاک شود چون ترافیک vLAN ها از جای دیگر عبور می کنند. PVST+ در لایه می تواند برای load balancing بصورت دستی پیاده سازی شود. سوئیچ ها در حالی که PVST+ اجراست نیاز به حافظه و پردازنده بیشتری دارند و به پهنای باند بیشتری برای BPDU نسبت به STP سنتی نیاز دارد چون هر VLAN یک STP جداگانه ای را دارد.
در حالتی که PVST+ اجراست پارامترهای spanning-tree می توانند Tune یا تنظیم شوند تا نیمی از VLAN ها در هر Trunk فوروارد شوند. در تصویر فوق پورت F0/3 در S2 پورت فورواردر برای VLAN 20 است و F0 / 2 در S2 پورت فورواردر برای VLAN 10 است. این پیکربندی برای یک سوئیچ برای مشخص کردن root bridge یا RB برای نیمی از VLAN ها در شبکه و دومین سوئیچ برای مشخص کردن root bridge برای نیمه دیگر VLAN ها انتخاب می شود. در تصویر، S3، root bridge برای VLAN 20 است و S1 هم root bridge برای VLAN 10 است. داشتن root bridges متعدد در هر VLAN افزونگی را در شبکه افزایش می دهد.
شبکه های PVST+ دارای مشخصه های زیر هستند:
بهینه سازی load balancing
انتخاب spanning-tree برای هر VLAN به معنی اتلاف بی رویه منایع حافظه و خصوصا پردازنده در سوئیچ های شبکه است(علاوه بر آن، اضغال پهنای باند برای هر VLAN، چون هر VLAN بسته های BPDU خاص خود را دارد) این مسئله فقط در صورتی رخ می دهد که تعداد زیادی از VLAN ها پیکربندی شوند.
وضعیت پورت ها و عملکرد PVST+ :
STP مسیر حلقه را در تمام broadcast domain تشخیص میدهد و spanning tree توسط فریم های مبادله شده BPDU توسط سوئیچ ها به یکدیگر تعیین می شود. spanning tree به محض روشن شدن سوئیچ ها در شبکه مشخص می شود. STP پنج حالت پورت را معرفی کرد کهPVST + نیز از آن استفاده می کند تا از بوجود آمدن loop در شبکه جلوگیری کند.
Blocking state
این پورت جایگزین است و هیچ فریم و بسته ای از این پورت ارسال نمی شود.
پورتی که بسته BPDU را دریافت می کند، تعیین کننده محل و root ID و سوئیچی که root bridge است باشد و کدام پورت ها در هر پورت سوئیچ باید در توپولوژی فعلی STP عمل کنند.
Listening state
STP تعیین کرده است که کدام پورت ها در frame forwarding بر اساس فریم BPDU که سوئیچ دریافت کرده است شرکت کند.
سوئیچی که BPDU را دریافت کرده فریم های BPDU خود را انتقال می دهد و به سوئیچ های مجاور که با پورت خود بدان ها متصل است، اطلاع می دهد.
Learning state
یادگیری MAC address
پورتی که در این جریان حضور دارد، شروع با پر کردن MAC address table سوئیچ می کند.
Forwarding state
فریم ها را فوروارد کرده و BPDU را ارسال و دریافت می کند.
Disabled state
حالت غیرفعال زمانی تنظیم می شود که پورت سوئیچ administratively توسط ادمین غیرفعال شده باشد.
توجه داشته باشید که تعداد پورت ها در هر یک از حالت های مختلف (blocking, listening, learning, forwarding) را با دستور show spanning-tree summary نمایش داد.
برای هر VLAN در یک شبکه ،PVST+ چهار مرحله را برای ارائه یک توپولوژي شبكه بدون loop را ارائه می دهد.
در PVST+ مانند تصویر زیر، extended system ID مشخص می کند هر سوئیچ دارای BID متفاوتی است.
برای مثال VLAN 2 دارای BID با مقدار 32770 است(Bridge priority در همه سوئیچ های سیسکو برابر با 32768 است و مجموع bp و mac address برابر با BID می شود هر سوئیچی BID کمتری داشته باشد، آن Root Bridge خواهد شد). پس هر طبق توضیحات داخل پرانتز، هم سوئیچ ها دارای Bridge priority یکسانی هستند و هر سوئیچی که MAC کوچکتری داشته باشد، آن سوئیچ RB خواهد شد.
در برخی شرایط شاید مدیر تصمیم داشته باشد که root bridge را سوئیچ خاصی تنظیم کند. شما به عنوان مدیر شبکه می توانید سوئیچ root bridge خود را در شبکه مشخص کنید. Bridge priority قابل تغییر است و نمی توانید MAC را تغییر دهید و با تغییر Bridge priority به Bridge priority کوچک، سوئیچ مورد نظر شما RB خواهد شد.
از پروتکل IEEE 802.1D، چندین پروتکل مختلف spanning-tree protocols وجود دارد:
STP استاندارد IEEE 802.1D را دارد که به منظور جلوگیری از loop در شبکه ها ارائه شد که این پروتکل با نام Common Spanning Tree یا CST شناخته می شود. صرفنظر از تعداد vLAN ها در کل شبکه، این اولین spanning-tree بود که معرفی گردید. تا اینجای کار، این امکان وجود نداشت که برای هر VALN در شبکه، STP جدا داشت
Per-VLAN Spanning Tree یا PVST+ که پروتکل کاملا سیسکویی است که پیشرفت زیادی در پروتکل STP حاصل شد بطوری که spanning-tree 802.1D به طور جداگانه برای هر VLAN پیکربندی می شود. همانطور که گفته شد این پروتکل کاملا سیسکویی است.
Rapid Spanning Tree Protocol یا RSTP که توسط IEEE 802.1w ارائه گردید. RSTP به منظور بهبود عملکرد STP که نسخه اول IEEE 802.1D بود، ارائه گردید.
Rapid Per-VLAN Spanning Tree یا Rapid PVST+ که این پروتکل هم انحصاری کمپانی سیسکو است که این پروتکل هم نسخه پیشرفته تر پروتکل قبلی سیسکو، یعنی Per-VLAN Spanning Tree می باشد.
Multiple Spanning Tree Protocol یا MSTP که توسط IEEE 802.1s ارائه گردید که چندین VLAN را در همان spanning-tree در واقع قرار داده یا Map می کند و پیاده سازی سیسکو از MSTP اغلب به عنوان Multiple Spanning Tree یا MST نامیده می شود.
برای شخصی که مدیریت سوئیچ ها را در سازمان را عهده دار است، مهم است که بداند از کدام پروتکل STP در شبکه سازمان استفاده کند. در ادامه ویژگی های نسخه های مختلف STP را بررسی می کنیم.
STP
IEEE 802.1D استاندارد اصلی است.
STP، صرفنظر از تعدادی از VLAN ها، یک STP را برای کل VLAN های شبکه ایجاد می کند. تعداد VLAN مهم نیست چون برای همه آنها اعمال می شود.
چون همیشه یک root bridge یا RB وجود دارد، ترافیک برای همه VLAN ها در یک مسیر جریان می یابد که می تواند به جریان های ترافیکی غیرمتعارف منجر شود.
CPU و Memery نیاز در این استاندارد، کمتر سایر مدل های STP است.
این نسخه از STP همگرایی آهسته ای دارد یا به اصلاح slow converge است.
PVST+
نمونه ای پیشرفت سیسکو در پروتکل STP است که منجر به ایجاد STP های جداگانه برای هر VLAN شده است.هر کدام از آنها می توانند از PortFast, BPDU guard, BPDU filter, root guard, loop guard پشتیبانی کنند.
این طراحی اجازه می دهد تا spanning tree برای ترافیک های مجزای vLAN ها، بهینه سازی شود.
به دلیل حفظ STP ها در هر VLAN، نیاز به CPU و Memory بیشتری دارد.
مانند 802.1D، زمان همگرایی آهسته ای دارد.
RSTP
802.1w تکامل یا پیشرفتی از 802.1d است.مانند STP فقط ترافیک همه VLAN ها را لحاظ می کند و برای هر vLAN جداگانه نیست.
میزان CPU و Memry مورد نیاز چیزی بین Rapid PVST+ و 802.1D است.
Rapid PVST+
این پروتکل انحصاری سیسکو است.Rapid PVST+ از PVST + استفاده می کند که 802.1w را برای هر VLAN بصورت جداگانه فراهم می کند.
از تمام مدل های STP، به مقدار بیشتری از CPU و Memory نیاز دارد.
MSTP
توسط IEEE 802.1s ارائه شد و همانطور که گفته شد، پاده سازی سیسکو از پروتککل، اغلب با نام MST یا Multiple Spanning Tree شناخته می شود.MSTP چندین VLAN را در یک STP قرار می دهد.
از شانزده RSTP پشتیبانی می کند.
هر کدام از آنها می توانند از PortFast, BPDU guard, BPDU filter, root guard, loop guard پشتیبانی کنند.
مقدار پردازنده و حافظه مورد نیاز برای MSTP چیزی بین Rapid PVST+ و RSTP است.
خلاصه همه این توضیحات را در جدول زیر می توانید مشاهده کنید:
سوئیچ های سیسکویی که ورژن IOS های 15 یا بالاتر باشد، بصورت پیشفرض PVST+ در آنها اجراست.
سوئیچ های کاتالیست سیسکو از PVST+, Rapid PVST+, MSTP پشتیبانی می کنند ولی توجه داشته باشید که در آن واحد فقط یکی از اینها می تواند فعال باشد.
حالا در ادامه بصورت تصویری بیشتر با این پروتکل PVST+ آشنا خواهیم شد.
PVST+
حالت پیشفرض در سوئیچ های کاتالیست سیسکو، PVST+ می باشد و در اینجا به نحوه عملکرد آن تمرکز خواهیم داشت.استاندارد IEEE 802.1D فقط یک STP را برای کل شبکه تدوین کرد و سیسکو هم PVST+ را ارائه داد تا IEEE 802.1D برای هر VLAN مستقل باشد. با PVST+ ممکن است یک پورت trunk روی یک سوئیچ برای VLAN بلاک شود چون ترافیک vLAN ها از جای دیگر عبور می کنند. PVST+ در لایه می تواند برای load balancing بصورت دستی پیاده سازی شود. سوئیچ ها در حالی که PVST+ اجراست نیاز به حافظه و پردازنده بیشتری دارند و به پهنای باند بیشتری برای BPDU نسبت به STP سنتی نیاز دارد چون هر VLAN یک STP جداگانه ای را دارد.
در حالتی که PVST+ اجراست پارامترهای spanning-tree می توانند Tune یا تنظیم شوند تا نیمی از VLAN ها در هر Trunk فوروارد شوند. در تصویر فوق پورت F0/3 در S2 پورت فورواردر برای VLAN 20 است و F0 / 2 در S2 پورت فورواردر برای VLAN 10 است. این پیکربندی برای یک سوئیچ برای مشخص کردن root bridge یا RB برای نیمی از VLAN ها در شبکه و دومین سوئیچ برای مشخص کردن root bridge برای نیمه دیگر VLAN ها انتخاب می شود. در تصویر، S3، root bridge برای VLAN 20 است و S1 هم root bridge برای VLAN 10 است. داشتن root bridges متعدد در هر VLAN افزونگی را در شبکه افزایش می دهد.
شبکه های PVST+ دارای مشخصه های زیر هستند:
بهینه سازی load balancing
انتخاب spanning-tree برای هر VLAN به معنی اتلاف بی رویه منایع حافظه و خصوصا پردازنده در سوئیچ های شبکه است(علاوه بر آن، اضغال پهنای باند برای هر VLAN، چون هر VLAN بسته های BPDU خاص خود را دارد) این مسئله فقط در صورتی رخ می دهد که تعداد زیادی از VLAN ها پیکربندی شوند.
وضعیت پورت ها و عملکرد PVST+ :
STP مسیر حلقه را در تمام broadcast domain تشخیص میدهد و spanning tree توسط فریم های مبادله شده BPDU توسط سوئیچ ها به یکدیگر تعیین می شود. spanning tree به محض روشن شدن سوئیچ ها در شبکه مشخص می شود. STP پنج حالت پورت را معرفی کرد کهPVST + نیز از آن استفاده می کند تا از بوجود آمدن loop در شبکه جلوگیری کند.
Blocking state
این پورت جایگزین است و هیچ فریم و بسته ای از این پورت ارسال نمی شود.
پورتی که بسته BPDU را دریافت می کند، تعیین کننده محل و root ID و سوئیچی که root bridge است باشد و کدام پورت ها در هر پورت سوئیچ باید در توپولوژی فعلی STP عمل کنند.
Listening state
STP تعیین کرده است که کدام پورت ها در frame forwarding بر اساس فریم BPDU که سوئیچ دریافت کرده است شرکت کند.
سوئیچی که BPDU را دریافت کرده فریم های BPDU خود را انتقال می دهد و به سوئیچ های مجاور که با پورت خود بدان ها متصل است، اطلاع می دهد.
Learning state
یادگیری MAC address
پورتی که در این جریان حضور دارد، شروع با پر کردن MAC address table سوئیچ می کند.
Forwarding state
فریم ها را فوروارد کرده و BPDU را ارسال و دریافت می کند.
Disabled state
حالت غیرفعال زمانی تنظیم می شود که پورت سوئیچ administratively توسط ادمین غیرفعال شده باشد.
توجه داشته باشید که تعداد پورت ها در هر یک از حالت های مختلف (blocking, listening, learning, forwarding) را با دستور show spanning-tree summary نمایش داد.
برای هر VLAN در یک شبکه ،PVST+ چهار مرحله را برای ارائه یک توپولوژي شبكه بدون loop را ارائه می دهد.
در PVST+ مانند تصویر زیر، extended system ID مشخص می کند هر سوئیچ دارای BID متفاوتی است.
برای مثال VLAN 2 دارای BID با مقدار 32770 است(Bridge priority در همه سوئیچ های سیسکو برابر با 32768 است و مجموع bp و mac address برابر با BID می شود هر سوئیچی BID کمتری داشته باشد، آن Root Bridge خواهد شد). پس هر طبق توضیحات داخل پرانتز، هم سوئیچ ها دارای Bridge priority یکسانی هستند و هر سوئیچی که MAC کوچکتری داشته باشد، آن سوئیچ RB خواهد شد.
در برخی شرایط شاید مدیر تصمیم داشته باشد که root bridge را سوئیچ خاصی تنظیم کند. شما به عنوان مدیر شبکه می توانید سوئیچ root bridge خود را در شبکه مشخص کنید. Bridge priority قابل تغییر است و نمی توانید MAC را تغییر دهید و با تغییر Bridge priority به Bridge priority کوچک، سوئیچ مورد نظر شما RB خواهد شد.
دسته بندی مطالب خوش آموز
نمایش دیدگاه ها (0 دیدگاه)
دیدگاه خود را ثبت کنید: