Πώς το πρωτόκολλο Spanning Tree (STP) διαχειρίζεται αλλαγές δικτύου

Τι συμβαίνει όταν συνδέετε ένα νέο διανομέα ή μεταβείτε σε ένα δίκτυο χαρτογραφημένου πρωτοκόλλου Spanning Tree (STP); Για το παράδειγμα αυτό, ένας διανομέας συνδέθηκε με ένα διανομέα σε μια θύρα τόσο στον διακόπτη 11: 99 όσο και στον διακόπτη 77: 22. Χρησιμοποιήθηκε ένας διανομέας επειδή δεν έχει νοημοσύνη δικτύου.

Το καθαρό αποτέλεσμα είναι στην πραγματικότητα η ίδια με τη σύνδεση των δύο αυτών διακοπτών απευθείας με ένα τυποποιημένο καλώδιο δικτύου. Δημιούργησα ένα βρόχο στο δίκτυο μέσω των διακοπτών 11: 99, 11: 22, 55: 22 και 77: 22. Ο διανομέας λειτουργεί στο Layer 1 και δεν γνωρίζει τίποτα για το Layer 2 ή STP, έτσι ο κόμβος αντιμετωπίζει τους συνδέσμους και των δύο θυρών, τα οποία μόλις συνδέονταν ως ενεργά και θα διαβιβάσουν με ευχαρίστηση τα δεδομένα εμπρός και πίσω μέσω αυτής της σύνδεσης.

Οι διακόπτες, από την άλλη πλευρά, δεν κάνουν και αντιμετωπίζουν αυτή τη σύνδεση ως ενεργή. Οποτεδήποτε μια διεπαφή ή μια θύρα έχει αλλάξει η κατάσταση της σε Up επειδή είτε συνδέετε μια συσκευή είτε εκδίδετε μια εντολή τερματισμού στη διεπαφή, ένας διακόπτης ακολουθεί μια αυστηρή διαδικασία, τοποθετώντας τη θύρα σε μία από τις τέσσερις καταστάσεις θύρας STP.

Κατάσταση STP Port

Κατάσταση	Περιγραφή
Αποκλεισμός	Εάν υπάρχει βρόχος μετά την εκμάθηση και την τοπολογία STP, μια θύρα επιζήμια για το δίκτυο.
Ακρόαση	Όταν η κατάσταση μιας θύρας αλλάζει σε Up, τοποθετείται σε κατάσταση Ακρόαση, η οποία της επιτρέπει να επεξεργαστεί και να προωθήσει δεδομένα BPDU , αλλά θα ρίξει όλα τα άλλα δεδομένα που βλέπει.
Εκμάθηση	Μετά την ακρόαση, εάν ο διακόπτης αποφασίσει ότι η σύνδεση δεν προκαλεί βρόχο, μαθαίνει ποιες διευθύνσεις βρίσκονται στο τμήμα του δικτύου και τις προσθέτει στη βάση δεδομένων διεύθυνσης, οι πλημμύρες που διαφορετικά θα συνέβαιναν στο διακόπτη. Forwarding
Αν δεν προκαλούνται βρόχοι από τη διασύνδεση, τα δεδομένα που πηγαίνουν ή	από τη διεπαφή αυτή προωθούνται κανονικά σε ένα διακόπτη.

Ορίστε τι συμβαίνει όταν η κατάσταση μιας θύρας αλλάζει σε Up:

Κάθε διακόπτης στον οποίο έχει συνδεθεί ο διανομέας (διακόπτες 11: 99 και 77: 22) παρατηρεί ότι η κατάσταση σύνδεσης ενός των λιμανιών τους έχει αλλάξει σε Up.

1. Κάθε διακόπτης τοποθετεί τη νέα θύρα σε κατάσταση Ακρόασης, που σημαίνει ότι βλέπει και προωθεί τα πλαίσια BPDU, αλλά δεν περνάει άλλη κίνηση. Αυτή τη στιγμή, κάθε διακόπτης δεν γνωρίζει αν αυτός ο νέος σύνδεσμος θα δημιουργήσει ένα βρόχο στο δίκτυο.

   Στην περίπτωση αυτή, κάθε διακόπτης 11: 99 θα έχει στείλει BPDU στη θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένος ο διανομέας και ο διακόπτης 77: 22 θα έχει δει τα πλαίσια BPDU και αντίστροφα. Επειδή βλέπουν τις BPDU του άλλου, αυτοί οι διακόπτες θα γνωρίζουν ότι είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους και δημιουργούν ένα βρόχο.

2. Με αυτή τη γνώση, θα ξεκινήσουν τη διαδικασία υπολογισμού του κόστους διαδρομής στη ρίζα γέφυρας, η οποία σε αυτή την περίπτωση είναι ίσες διαδρομές κόστους για την Root Bridge. η διαδρομή από κάθε διακόπτη μέσω της πλήμνης θα περάσει από δύο άλλους διακόπτες.

   Επειδή υπάρχουν ίσες δαπάνες διαδρομής, ο δεσμός επιλύεται με τον προσδιορισμό του διακόπτη χαμηλής προτεραιότητας ως καθορισμένη θύρα και την παρεμπόδιση στην άλλη θύρα, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Με την ανάθεση μιας νέας θύρας ρίζας, καθορισμένης θύρας ή την αναγνώριση μιας νέας γέφυρας ρίζας, έγινε μια αλλαγή στη δομή STP στο δίκτυο.

   Οποιαδήποτε αλλαγή στη δομή STP στο δίκτυο ονομάζεται

   αλλαγή τοπολογίας, και η διάταξη της δομής STP ονομάζεται τοπολογία STP . Στο προηγούμενο σχήμα, δημιουργήθηκε ένα πρόβλημα διεπαφής στον διακόπτη 11: 55. Το πρόβλημα εισήχθη είτε με την πληκτρολόγηση της εντολής τερματισμού στη διεπαφή είτε με την αποσύνδεση του καλωδίου. με κάθε τρόπο, η κατάσταση του λιμανιού έχει αλλάξει σε Down. Ξαφνικά, οι άλλες συσκευές που είναι συνδεδεμένες στο διακόπτη 55: 11 δεν έχουν διαδρομή προς το υπόλοιπο δίκτυο καθώς χρησιμοποιούν αυτή τη σύνδεση μεταξύ των διακοπτών και η άλλη σύνδεση μεταξύ των διακοπτών βρίσκεται σε κατάσταση μπλοκαρίσματος. Εμφανίζεται η ακόλουθη διαδικασία:

   

Ο διακόπτης 55: 11 ανιχνεύει μια αλλαγή σε μια διεπαφή ή παρατηρεί ότι τα δεδομένα BPDU σταματούν να εμφανίζονται.

Εξαιτίας αυτού, ο διακόπτης θα πλημμυρίσει την αλλαγή στα πλαίσια BPDU και θα τα στείλει μέσω όλων των θυρών διακόπτη, συμπεριλαμβανομένης της θύρας αποκλεισμού που γνώριζε ότι είχε σύνδεση με το υπόλοιπο δίκτυο ταυτόχρονα.

1. Στην ανασκόπηση της τοπολογίας, ο διακόπτης 55: 11 ανακοινώνει πραγματικά μέσω του πλαισίου BPDU ότι έχει συμβεί μια αλλαγή τοπολογίας.

   Η ανακοίνωση γίνεται με την αποστολή μιας Γνωστοποίησης αλλαγής τοπολογίας (TCN) BPDU. Αυτά τα δεδομένα πηγαίνουν απευθείας στη Γέφυρα ρίζας, η οποία στέλνει ενημερώσεις BPDU στο υπόλοιπο δίκτυο. Λόγω αυτής της αλλαγής τοπολογίας, συμβαίνουν μερικά πράγματα:

2. Ο διακόπτης 55: 11 παίρνει τη θύρα στο τμήμα Α (βλέπε παρακάτω σχήμα) και το τοποθετεί στην κατάσταση προώθησης, αφού προσδιορίσει αυτή την ενέργεια ως τον τρόπο αποκατάστασης της απομόνωσης.

   Η Γέφυρα ρίζας λαμβάνει ειδοποίηση για την αλλαγή.

   1. Άλλοι διακόπτες στο δίκτυο λαμβάνουν ειδοποίηση σχετικά με την αλλαγή.

   2. Αυτή η διαδικασία ενεργοποίησης γίνεται γρήγορα μετά την αποτυχία, αλλά η ανίχνευση της βλάβης μπορεί να διαρκέσει μερικά δευτερόλεπτα. Η καθυστέρηση στην ανίχνευση μιας βλάβης οφείλεται στο γεγονός ότι ο διακόπτης δεν θα έπρεπε να έχει λάβει αρκετά από τα αναμενόμενα πλαίσια BPDU μέσω του συνδέσμου πριν από τη μετάβαση των σχετικών θυρών από το Blocking στη Forwarding.

   3. Ακόμη και με αυτή τη μικρή καθυστέρηση, η οποία μπορεί να δημιουργήσει πρόβλημα για κάποιες από τις εφαρμογές που βασίζονται στο δίκτυο, η διορθωτική ενέργεια που επιτελείται από το STP είναι πολύ πιο γρήγορη από ό, τι εντοπίζετε στη διεπαφή και δημιουργείτε τους συνδέσμους με μη αυτόματο τρόπο.