Spanning Tree Protocol (STP) Einführung - Dummies

Spanning Tree Protocol (STP) wurde entwickelt, bevor Switches erstellt wurden, um ein Problem zu lösen, das bei Netzwerken auftrat. das waren Netzwerkbrücken implementieren. STP dient zwei Zwecken: Erstens verhindert es Probleme, die durch Schleifen in einem Netzwerk verursacht werden. Zweitens, wenn redundante Schleifen in einem Netzwerk geplant werden, befasst sich STP mit der Behebung von Netzwerkänderungen oder -ausfällen.

Der Unterschied zwischen einer Bridge und einem Switch besteht darin, dass ein Switch wie eine Multiport-Bridge funktioniert. Während eine Bridge zwei bis vier Ports haben kann, sieht ein Switch wie ein Hub aus und verfügt in einem Unternehmensnetzwerk normalerweise über 12 bis 48 Ports. Beachten Sie beim Durcharbeiten dieses Kapitels, dass die STP-Technologie den Begriff bridges, verwendet, wenn Sie tatsächlich Switches platzieren (Multiportbrücken). Zu dem Zeitpunkt, als STP erstellt wurde, existierten keine Schalter. Klar wie Schlamm?

STP ist ein Layer-2-Protokoll, das Daten hin- und herschickt, um herauszufinden, wie die Switches im Netzwerk organisiert sind. Anschließend werden alle Informationen, die es sammelt, verwendet, um einen logischen Baum zu erstellen. Ein Teil der Informationen, die STP empfängt, definiert genau, wie alle Netzwerk-Switches miteinander verbunden sind.

STP erstellt diese Informationen durch Aussenden von Netzwerkpaketen, die als Bridge Protocol Data Units (BPDUs oder manchmal BDUs) bezeichnet werden. Diese BPDUs - oder vielmehr die Daten darin - steuern die Art und Weise, wie STP die Netzwerktopologie bestimmt.

Die folgende Abbildung zeigt ein Basisnetzwerk mit vereinfachten 4-stelligen MAC-Adressen für die Switches. Alle Switches im Netzwerk senden BPDU-Frames an das gesamte Netzwerk, auch wenn ein Netzwerk keine Loops hat. Diese Pakete werden standardmäßig alle zwei Sekunden im Netzwerk gesendet, sind sehr klein und beeinträchtigen den Netzwerkverkehr nicht.

Wenn Sie eine Paketerfassung in einem Netzwerk durchführen, beachten Sie jedoch, dass diese Pakete Ihren Aufnahmebildschirm schnell füllen und bei der Überprüfung Ihrer erfassten Daten ablenken können. Der anfängliche Prozess des Sendens von BPDU-Frames wird bestimmen, welcher Switch die Root Bridge sein wird und als der Controller oder Manager für STP im Netzwerk fungieren wird. Standardmäßig ist die Root Bridge der Switch mit der numerisch niedrigsten MAC-Adresse.

Root-Ports identifizieren

Die BPDU, die jeder Switch sendet, enthält Informationen über den Switch und seine Bridge ID, die den Switch im Netzwerk eindeutig identifiziert. Die Bridge-ID besteht aus zwei Komponenten: einem konfigurierbaren Bridge-Prioritätswert (standardmäßig 32, 768) und der Switch-MAC-Adresse.

Wenn für keine der Switches in Ihrem Netzwerk die Bridge-Prioritätswerte angepasst wurden, ist der Switch mit der niedrigsten MAC-Adresse die Root-Bridge. Wenn jedoch die Bridge-Prioritätswerte in Ihrem Netzwerk geändert wurden, ist die Root-Bridge der Switch mit dem niedrigsten Bridge-Prioritätswert. Die in der vorherigen Abbildung gezeigte Root Bridge ist Switch 11: 11.

Nachdem die Root Bridge identifiziert wurde, bestimmen alle anderen Switches den schnellsten Pfad von sich selbst zur Root Bridge. Einige Switches haben aufgrund einer Netzwerkschleife mehr als einen Pfad zur Root Bridge. In der vorhergehenden Abbildung hat Schalter 11: 22 zwei Pfade, einen, der zwei Hops von der Wurzelbrücke entfernt ist und einen, der einen Sprung entfernt ist.

Wenn die Geschwindigkeit der Netzwerktechnologie für alle Netzwerksegmente gleich ist, wird der Pfad mit der geringsten Anzahl von Hops als Root-Port festgelegt.

Der Switch identifiziert, welche seiner Schnittstellen der Root Port ist. Jede Netzwerktechnologie hat eine Nenngeschwindigkeit, sodass der Switch basierend auf der Technologie jedes Netzwerksegments zwischen dem Switch und der Root Bridge die Kosten für jeden verfügbaren Pfad berechnen kann.

Die folgende Tabelle listet die STP-Kosten auf, die mit jeder Netzwerktechnologie verbunden sind. Beachten Sie in der Tabelle, dass die Datenrate umgekehrt proportional zu den STP-Kosten ist.

Netzwerkgeschwindigkeiten und STP-Kosten

Datenrate	STP-Kosten
4 Mbps	5, 000, 000
10 Mbps	2, 000, 000
16 Mbps < 1, 250, 000	100 Mbps
200, 000	1 Gbps
20, 000	2 Gbps
10 000	10 Gbps
2, 000	In der folgenden Abbildung werden alle Root-Ports identifiziert. Für den Fall, dass ein Switch zwei Pfade zur Root-Bridge hat und jeder Pfad die gleichen Kosten hat, wird der Switch die BPDU-Frames von seinem Nachbar auf jedem der Pfade betrachten. Der Switch bestimmt seinen Root-Port basierend auf dem Nachbarn mit der niedrigsten Bridge-ID.

Identifizieren von designierten Ports

Jeder Switch kennt den Pfad mit den geringsten Kosten, um die Root-Bridge zu erreichen, was möglicherweise die Übergabe von Daten an die Schnittstelle eines anderen Switches erfordert. Für dieses Beispiel wird der Hauptschalter, der im Beispiel den Referenzschalter verwendet, und sein Nachbar der Nachbarschalter. Der Port des nächstgelegenen Switches (Nachbarschalter) der Root Bridge, der dem Referenzschalter zugewandt ist, wird als

Designated Port bezeichnet. Der Referenzschalter verwendet den designierten Port als Pfad, um zur Root Bridge zu gelangen. In der folgenden Abbildung sind alle designierten Ports aufgeführt, die von den Downstream-Switches zum Senden von Daten an die Root Bridge verwendet werden.

Schleifen blockieren

Sie haben immer noch ein Problem zu lösen. Es gibt immer noch Schleifen in diesem Netzwerk, die das aktuelle Netzwerk in Gefahr bringen. Wenn Sie jedoch durcharbeiten, wie alle Root-Ports und designierten Ports zugewiesen sind, haben Sie die Arbeit zur Behebung des Schleifenproblems im Netzwerk bereits abgeschlossen.

In der Abbildung unmittelbar vor diesem Abschnitt werden nur zwei Ports verwendet, um Verbindungen zu benachbarten Switches herzustellen, die weder Root-Ports noch designierte Ports sind.Da diesen Ports keine Rolle zugewiesen ist, sind sie Teil einer Schleife im Netzwerk. Wenn Sie die Abbildung überprüfen, sollten Sie in der Lage sein, die Schleifen im Netzwerk zu identifizieren. Um das Schleifenproblem zu lösen, versetzt STP diese Ports ohne eine Rolle in den Blockierungszustand, was bedeutet, dass es sich um

Blockierungsports handelt. Blocking Ports sind Ports, bei denen kein Datenverkehr über den Port gesendet oder empfangen werden kann. Es blockiert den Verkehr. Im Wesentlichen könnten Sie sagen, dass die blockierenden Ports deaktiviert wurden, aber nicht deaktiviert sind. Da die Ports nicht deaktiviert sind, sieht der Switch am anderen Ende der Verbindung die Verbindung immer noch als aktiv, aber Frames, die über diese Verbindung gesendet werden (ausgenommen BPDU-Frames), werden gelöscht (blockiert).

Die folgende Abbildung zeigt das fertige STP-Diagramm einschließlich der blockierenden Ports.