(T) Wprowadzenie do protokołu STP

Wprowadzenie do protokołu STP

Wersje protokołu STP

  • Standard 802.1D – Definiuje podstawową wersję protokołu STP (Spanning-Tree Protocol), zaprojektowaną względem środowiska mostkowego „Bridged Environment” (Protokół ten nie wspiera wirtualnych sieci VLAN).
  • Standard 802.1Q – Definiuje poprawioną wersję protokołu STP zwaną CST (Common Spanning-Tree Protocol), wprowadzającą wsparcie dla wirtualnych sieci VLAN jak i połączeń Trunk-owych, zgodnych ze standardem 802.1Q.
  • Protokół PVST (Per-VLAN Spanning Tree Protocol) – Definiuje ulepszoną wersję protokołu STP, tworzącą oddzielne instancje względem każdej z aktywnych sieci VLAN. Ponadto umożliwia wysyłanie wiadomości BPDU poprzez połączenia Trunk-owe enkapsulowane metodą ISL (Nie współpracuje z protokołem CST) (Stanowi własność firmy Cisco).
  • Protokół PVST+ (Per-VLAN Spanning Tree Plus Protocol) – Definiuje ulepszona wersję protokołu CST, tworzącą oddzielne instancje protokołu STP, względem każdej z aktywnych sieci VLAN. Ponadto umożliwia wysyłanie wiadomości BPDU poprzez połączenia Trunk-owe enkapsulowane metodą ISL tudzież 802.1Q (Współpracuje z protokołem CST jak i protokołem PVST).
  • Standard 802.1w – Zwany protokołem RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) zwiększa wydajność protokołu CST, umożliwiając jego szybszą konwergencję w sytuacji zajścia zmian w topologii sieciowej (Np. w przypadku podłączenia nowego urządzenia do jednego z przełączników, bądź też awarii jednego z aktywnych interfejsów sieciowych).
  • Protokół PVRST (Per-VLAN Rapid Spanning Tree Protocol) – Definiuje ulepszona wersję protokołu PVST+, wzbogaconą o funkcjonalność bardziej wydajnego protokołu RSTP (Stanowi połączenie protokołu PVST z protokołem RSTP).
  • Standard 802.1s – Zwany protokołem MST (Multiple Spanning-Tree), umożliwia tworzenie wielu niezależnych grup instancji protokołu RSTP. Względem jednej, bądź też wielu określonych sieci VLAN.
Rodzaj protokołu STP Enkapsulacja Trunk Ilość instancji Standard
STP ————— 1 na urządzenie Otwarty 802.1D
CST 802.1Q 1 na urządzenie Otwarty 802.1Q
PVST ISL 1 na sieć VLAN Cisco Proprietary
PVST+ ISL, 802.1Q 1 na sieć VLAN Cisco Proprietary
RSTP 802.1Q 1 na urządzenie Otwarty 802.1w
PVRST ISL, 802.1Q 1 na sieć VLAN Cisco Proprietary
MST 802.1Q Od 1 do 4094 Otwarty 802.1s
Różnice pomiędzy poszczególnymi wersjami protokołu STP
Protokół PVST+ może pełnić rolę translatora ramek BPDU, pomiędzy protokołem CST a protokołem PVST.
Wszelkie odwołania do protokołu STP w poniższych rozdziałach, w rzeczywistości dotyczą jego ulepszonej wersji CST.

Zagrożenia związane z brakiem protokołu STP

  • Efekt Multiple Frame Transmition – Powoduje duplikację ramek Ethernet-owych przesyłanych przez przełączniki.
  • Burza rozgłoszeni-owa (Broadcast Storm) – Powstaje na skutek zapętlenia ruchu sieciowego pomiędzy przełącznikami.
  • Efekt MAC Table Instability – Wywołuje ciągłe, nieustające zmiany w zawartości tablicy „MAC address Table”, związane z otrzymywaniem ramek Ethernet-owych z tym samym źródłowym adresem MAC, z wielu interfejsów sieciowych jednocześnie (Stanowi skutek pętli rozgłoszeni-owej).

Zagadnienia związane z protokołem STP

  • STP Convergence – Czas jaki protokół STP potrzebuje, aby uwzględnić zmiany zaszłe w topologii sieciowej. Licząc od zajścia zmiany, a kończąc na przywróceniu pełnej funkcjonalności infrastruktury sieciowej.
  • STA (Spanning-Tree Algorithm) – Algorytm protokołu STP umożliwiający określenie, które interfejsy sieciowe przełącznika powinny być blokowane, aby ruch sieciowy nie uległ zapętleniu.
  • Rola interfejsu (Interface Role) – Definiuje status interfejsu sieciowego względem protokołu STP. Wskazując czy dany interfejs jest blokowany „Blocking Port”, przepuszcza ruch sieciowy bez przeszkód „Designated Port” czy stanowi jedyną nie blokowaną drogę do przełącznika pełniącego rolę root-a „Root port” Role interfejsów ulegają zmianą jedynie w procesie konwergencji (STP Convergence).
  • Stan (State) – Określa bieżący stan interfejsu sieciowego, względem protokołu STP (np. „Forwarding” bądź też „Blocking”).
  • Medium Access Delay – Różnica czasowa pomiędzy momentem w którym procesor CPU zdecyduje się wysłać ramkę Ethernet-ową a czasem jej rzeczywistego wysłania (Opuszczenia przełącznika).
  • Bridge Transit Delay – Czas utracony pomiędzy otrzymaniem a wysłaniem ramki Ethernet-owej.
  • Maximum Transmission Halt Delay – Czas potrzebny do skutecznego zablokowania interfejsu sieciowego.
  • System ID Extension12 bitowa wartość określające sieć VLAN, do której przynależy wysłana wiadomość BPDU.
Pierwszymi urządzeniami wykorzystującymi protokół STP były mostki Ethernet (Stąd też wzięła się nazwa Bridge ID).
Przełączniki Cisco mogą pracować w trybie tradycyjnym STP (802.1D) w którym wartość „Bridge Priority” składa się z 16 bitów, bądź też w trybie rozszerzonym (802.1t) zawierającym 4 bity priorytetu oraz 12 bitów identyfikatora sieci VLAN.
Wiadomości BPDU są wysyłane na wszystkich interfejsach przełącznika pełniącego rolę root-a co dwie sekundy.

Proces działania protokołu STP

  1. Wybór przełącznika pełniącego role root-a (Link do artykułu).
  2. Określanie roli jakie będą pełniły poszczególne interfejsy (Link do artykułu).
  3. Przejście interfejsów przez różne stany (Link do artykułu).
  4. Zajście zmiany w topologii sieci (Link do artykułu).

Pozostałe tematy związane z protokołem STP

PDFPRINT

Robert T Kucharski

Cisco Network Engineer in GPW.

Dodaj komentarz