Video: Spanning Tree Protocol Explained | Step by Step 2024
Was passiert, wenn Sie einen neuen Hub oder Switch mit einem STP-Netzwerk (Spanning Tree Protocol) verbinden? Für dieses Beispiel wurde ein Hub mit einem Port sowohl auf Switch 11: 99 als auch auf Switch 77: 22 verbunden. Ein Hub wurde verwendet, weil er keine Netzwerkintelligenz besitzt.
Der Nettoeffekt ist derselbe wie der direkte Anschluss dieser beiden Switches mit einem Standard-Netzwerkkabel; Ich habe eine Schleife im Netzwerk über die Switches 11: 99, 11: 22, 55: 22 und 77: 22 erstellt. Der Hub arbeitet auf Layer 1 und weiß nichts über Layer 2 oder STP, also behandelt der Hub die Links. von beiden Ports, die gerade als aktiv verbunden waren und die Daten über diese Verbindung gerne weiterleiten.
Die Schalter hingegen behandeln nicht diese Verbindung als aktiv. Jedes Mal, wenn eine Schnittstelle oder ein Port auf Up geändert wird, weil Sie entweder ein Gerät anschließen oder einen Befehl no shutdown auf der Schnittstelle ausführen, folgt ein Switch einem strikten Prozess und platziert den Port in einem der vier STP-Portzustände.
| State | Beschreibung |
|---|---|
| Blocking | Wenn eine Schleife nach der STP-Topologie gelernt und bekannt ist, wird ein
Port in den Blocking-Status versetzt, um zu verhindern, dass die Schleife schädlich für das Netzwerk. |
| Listening | Wenn der Status eines Ports auf Up wechselt, wird er in einen
Listening-Status versetzt, der es ihm erlaubt, BPDU-Daten zu verarbeiten und weiterzuleiten, aber alle anderen Daten, die er sieht. |
| Lernen | Nach dem Abhören, wenn der Switch entscheidet, dass die Verbindung
keine Schleife verursacht hat, lernt er, welche Adressen sich im Netzwerk Segment befinden und fügt sie seiner Adressdatenbank hinzu, um einige von < die Überflutung, die sonst auf dem Switch stattfinden würde. Forwarding |
| Wenn keine Schleifen durch die Schnittstelle verursacht werden, werden alle Daten, die von dieser Schnittstelle zu oder | gehen, auf einem Switch normal weitergeleitet.
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Jeder Switch, mit dem der Hub verbunden wurde (Switches 11: 99 und 77: 22) erkennt, dass der Verbindungsstatus eines von ihren Ports hat sich zu Up geändert.
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Jeder Switch versetzt den neu verknüpften Port in den Listening-Status, was bedeutet, dass er BPDU-Frames sieht und weiterleitet, aber keinen anderen Datenverkehr weiterleitet. Zu diesem Zeitpunkt weiß jeder Switch nicht, ob diese neue Verbindung eine Schleife im Netzwerk erstellen wird.
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In diesem Fall hat jeder Switch 11: 99 BPDUs an dem Port gesendet, mit dem der Hub verbunden ist, und der Switch 77: 22 hat die BPDU-Frames gesehen und umgekehrt. Da die BPDUs des jeweils anderen erkannt werden, wissen diese Switches, dass sie miteinander verbunden sind und eine Schleife erstellen.
Mit diesem Wissen beginnen sie mit dem Prozess der Berechnung der Pfadkosten für die Root-Bridge, was in diesem Fall ein Fall gleicher Kostenpfade zur Root-Bridge ist; Der Pfad von jedem Switch durch den Hub wird durch zwei andere Switches geleitet.
Da es gleiche Pfadkosten gibt, wird die Bindung gelöst, indem der Switch mit der niedrigsten Priorität als ein designierter Port festgelegt und an dem anderen Port blockiert wird, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Mit der Zuweisung eines neuen Root-Ports, eines designierten Ports oder einer Identifikation einer neuen Root-Bridge wurde eine Änderung an der STP-Struktur im Netzwerk vorgenommen.
Jede Änderung der STP-Struktur im Netzwerk wird als
-Topologieänderung , bezeichnet, und das Layout der STP-Struktur wird als STP -Topologie bezeichnet. In der vorherigen Abbildung wurde in Schalter 11: 55 ein Schnittstellenproblem erstellt. Das Problem wurde eingeführt, indem entweder der Befehl shutdown in die Schnittstelle eingegeben oder das Kabel abgezogen wurde. In beiden Fällen hat sich der Status des Ports in Down geändert.
Plötzlich haben die anderen Geräte, die mit Switch 55: 11 verbunden sind, keinen Pfad zum Rest des Netzwerks, da sie diese Inter-Switch-Verbindung verwendet haben und die andere Inter-Switch-Verbindung sich in einem Blocking-Zustand befindet. Der folgende Prozess tritt auf:
Switch 55: 11 erkennt eine Änderung an einer Schnittstelle oder bemerkt, dass die BPDU-Daten nicht mehr auftauchen.
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Aus diesem Grund flutet der Switch die Änderung seiner BPDU-Frames und sendet sie über alle Switch-Ports aus, einschließlich des Blocking-Ports, von dem er wusste, dass er eine Verbindung zum Rest des Netzwerks auf einmal hatte.
Bei der Überprüfung der Topologie meldet Schalter 55: 11 über seinen BPDU-Rahmen tatsächlich, dass eine Topologieänderung aufgetreten ist.
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Die Ankündigung erfolgt durch Senden einer BPDU für die Topologieänderungsbenachrichtigung (TCN). Diese Daten gehen direkt an die Root Bridge, die BPDU-Aktualisierungen an den Rest des Netzwerks sendet. Aufgrund dieser Änderung der Topologie passieren einige Dinge:
Switch 55: 11 nimmt den Port auf Segment A (siehe folgende Abbildung) und versetzt ihn in den Forwarding-Status, nachdem er diese Aktion als Möglichkeit zur Behebung der Isolation identifiziert hat…
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Die Root Bridge erhält eine Benachrichtigung über die Änderung.
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Andere Switches im Netzwerk erhalten eine Benachrichtigung über die Änderung.
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Dieser Aktivierungsvorgang findet schnell statt, nachdem ein Fehler festgestellt wurde. Das Erkennen des Fehlers kann jedoch einige Sekunden dauern. Die Verzögerung beim Erkennen eines Fehlers besteht darin, dass der Switch nicht mehrere der erwarteten BPDU-Frames über die Verbindung empfangen haben sollte, bevor er die relevanten Ports von Blocking zu Forwarding wechselt.
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Selbst mit dieser kleinen Verzögerung, die für einige Ihrer netzwerkbasierten Anwendungen ein Problem darstellen kann, ist die von STP durchgeführte Korrekturmaßnahme wesentlich schneller als die Suche nach der Schnittstelle und das manuelle Einrichten der Verbindungen.
