Spanning Tree Protocol-ը, որը երբեմն պարզապես կոչվում է Spanning Tree, ժամանակակից Ethernet ցանցերի Waze կամ MapQuest-ն է, որն ուղղորդում է երթևեկությունը ամենաարդյունավետ երթուղու երկայնքով՝ հիմնված իրական ժամանակի պայմանների վրա:
Հիմնվելով 1985թ.-ին ամերիկացի համակարգչային գիտնական Ռադիա Պերլմանի կողմից ստեղծված ալգորիթմի վրա, երբ նա աշխատում էր Digital Equipment Corporation-ում (DEC), Spanning Tree-ի հիմնական նպատակն է կանխել ավելորդ կապերը և կապի ուղիների հանգույցը բարդ ցանցային կոնֆիգուրացիաներում: Որպես երկրորդական գործառույթ՝ Spanning Tree-ը կարող է փաթեթներ ուղղել խնդրահարույց կետերի շուրջ՝ ապահովելու, որ հաղորդակցությունն ի վիճակի է անցնել ցանցերի, որոնք կարող են ընդհատումներ ունենալ:
Spanning Tree topology ընդդեմ Ring տոպոլոգիայի
Երբ 1980-ականներին կազմակերպությունները նոր էին սկսում ցանցավորել իրենց համակարգիչները, ամենահայտնի կոնֆիգուրացիաներից մեկը օղակային ցանցն էր: Օրինակ, IBM-ը ներկայացրել է իր սեփական Token Ring տեխնոլոգիան 1985 թվականին:
Օղակաձեւ ցանցի տոպոլոգիայում յուրաքանչյուր հանգույց միանում է մյուս երկուսի հետ, մեկը, որը նստում է իր առաջից օղակի վրա, և մեկը, որը տեղադրված է նրա հետևում: Ազդանշանները շրջում են օղակի շուրջը միայն մեկ ուղղությամբ, և ճանապարհին յուրաքանչյուր հանգույց հանձնում է օղակի շուրջը պտտվող բոլոր փաթեթները:
Թեև պարզ օղակային ցանցերը լավ են աշխատում, երբ կան ընդամենը մի քանի համակարգիչներ, օղակները դառնում են անարդյունավետ, երբ հարյուրավոր կամ հազարավոր սարքեր են ավելացվում ցանցին: Համակարգչին կարող է անհրաժեշտ լինել փաթեթներ ուղարկել հարյուրավոր հանգույցների միջոցով՝ պարզապես հարակից սենյակում գտնվող մեկ այլ համակարգի հետ տեղեկատվություն կիսելու համար: Թողունակությունը և թողունակությունը նույնպես խնդիր են դառնում, երբ երթևեկությունը կարող է հոսել միայն մեկ ուղղությամբ, առանց պահեստային պլանի, եթե ճանապարհին գտնվող հանգույցը կոտրված է կամ չափազանց ծանրաբեռնված:
90-ականներին, երբ Ethernet-ն ավելի արագացավ (100 Մբիթ/վրկ. Արագ Ethernet-ը ներկայացվեց 1995 թվականին), և Ethernet ցանցի արժեքը (կամուրջներ, անջատիչներ, մալուխներ) դարձավ զգալիորեն ավելի էժան, քան Token Ring-ը, Spanning Tree-ն հաղթեց LAN-ի տոպոլոգիայի պատերազմներում և Token-ում: Մատանին արագ մարեց:
Ինչպես է աշխատում «Spanning Tree»-ը
Spanning Tree-ը տվյալների փաթեթների փոխանցման արձանագրություն է: Դա մի մասը ճանապարհային ոստիկան է, և մի մասը՝ քաղաքացիական ինժեներ ցանցային մայրուղիների համար, որոնցով անցնում են տվյալները: Այն գտնվում է 2-րդ շերտում (տվյալների կապի շերտ), ուստի այն պարզապես մտահոգված է փաթեթները տեղափոխելով իրենց համապատասխան նպատակակետ, այլ ոչ թե ինչ տեսակի փաթեթներ են ուղարկվում կամ դրանք պարունակում են տվյալներ:
Spanning Tree-ն այնքան տարածված է դարձել, որ դրա օգտագործումը սահմանվում էIEEE 802.1D ցանցային ստանդարտ. Ինչպես սահմանված է ստանդարտում, միայն մեկ ակտիվ ուղի կարող է գոյություն ունենալ ցանկացած երկու վերջնակետերի կամ կայանների միջև, որպեսզի դրանք ճիշտ գործեն:
Spanning Tree-ը նախագծված է բացառելու հնարավորությունը, որ ցանցի հատվածների միջև անցնող տվյալները կխրվեն օղակի մեջ: Ընդհանուր առմամբ, օղակները շփոթում են ցանցային սարքերում տեղադրված վերահասցեավորման ալգորիթմը՝ դարձնելով այն այնպես, որ սարքն այլևս չգիտի, թե ուր ուղարկել փաթեթներ։ Սա կարող է հանգեցնել շրջանակների կրկնօրինակման կամ կրկնօրինակ փաթեթների վերահասցեավորման բազմաթիվ ուղղություններով: Հաղորդագրությունները կարող են կրկնվել: Հաղորդակցությունները կարող են վերադառնալ ուղարկողին: Այն կարող է նույնիսկ խափանել ցանցը, եթե չափազանց շատ օղակներ սկսեն առաջանալ՝ սպառելով թողունակությունը՝ առանց որևէ նկատելի շահույթի, մինչդեռ արգելափակում է այլ ոչ շրջադարձային տրաֆիկի մուտքը:
The Spanning Tree Protocolդադարեցնում է օղակների ձևավորումըփակելով բոլոր հնարավոր ուղիները, բացի մեկից, յուրաքանչյուր տվյալների փաթեթի համար: Ցանցի անջատիչներն օգտագործում են «Spanning Tree»՝ սահմանելու արմատային ուղիներ և կամուրջներ, որտեղ տվյալները կարող են շարժվել, և ֆունկցիոնալ կերպով փակում են կրկնօրինակ ուղիները՝ դրանք դարձնելով ոչ ակտիվ և անօգտագործելի, քանի դեռ առկա է հիմնական ուղին:
Արդյունքն այն է, որ ցանցային հաղորդակցություններն անխափան հոսում են՝ անկախ նրանից, թե որքան բարդ կամ ընդարձակ է դառնում ցանցը: Ինչ-որ կերպ, Spanning Tree-ը ցանցի միջով ստեղծում է միայնակ ուղիներ՝ տվյալների փոխանցման համար՝ օգտագործելով ծրագրային ապահովում, նույն կերպ, ինչպես ցանցային ինժեներները՝ օգտագործելով սարքավորումը հին հանգույցային ցանցերում:
Ծառի ծածկույթի լրացուցիչ առավելությունները
Spanning Tree-ի օգտագործման հիմնական պատճառը ցանցի ներսում օղակների երթուղավորման հնարավորությունը վերացնելն է: Բայց կան նաև այլ առավելություններ.
Քանի որ Spanning Tree-ն անընդհատ փնտրում և սահմանում է, թե որ ցանցային ուղիներն են հասանելի տվյալների փաթեթների միջով անցնելու համար, այն կարող է հայտնաբերել, թե արդյոք այդ հիմնական ուղիներից մեկի երկայնքով նստած հանգույցն անջատված է: Դա կարող է տեղի ունենալ տարբեր պատճառներով՝ սկսած ապարատային ձախողումից մինչև ցանցի նոր կազմաձևում: Դա կարող է լինել նույնիսկ ժամանակավոր իրավիճակ, որը հիմնված է թողունակության կամ այլ գործոնների վրա:
Երբ Spanning Tree-ը հայտնաբերում է, որ առաջնային ուղին այլևս ակտիվ չէ, այն կարող է արագ բացել մեկ այլ ճանապարհ, որը նախկինում փակվել է: Այնուհետև այն կարող է տվյալներ ուղարկել անսարքության վայրի շուրջ՝ ի վերջո նշանակելով շրջանցումը որպես նոր հիմնական ուղի, կամ փաթեթներ ուղարկելով դեպի սկզբնական կամուրջ, եթե այն նորից հասանելի դառնա:
Թեև սկզբնական Spanning Tree-ը համեմատաբար արագ էր այդ նոր կապերը, ըստ անհրաժեշտության, 2001-ին IEEE-ն ներկայացրեց Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP): RSTP-ը, որը նաև կոչվում է արձանագրության 802.1w տարբերակ, նախագծված է ապահովելու զգալիորեն ավելի արագ վերականգնում՝ ի պատասխան ցանցի փոփոխությունների, ժամանակավոր անջատումների կամ բաղադրիչների բացահայտ խափանումների:
Եվ մինչ RSTP-ն ներդրեց նոր ուղիների կոնվերգենցիայի վարքագիծը և կամրջի նավահանգիստների դերերը՝ գործընթացը արագացնելու համար, այն նաև նախագծված էր ամբողջությամբ հետընթաց համատեղելի բնօրինակ Spanning Tree-ի հետ: Այսպիսով, հնարավոր է, որ արձանագրության երկու տարբերակներով սարքերը միասին աշխատեն նույն ցանցում:
Spanning Tree-ի թերությունները
Չնայած «Spanning Tree»-ն ամենուր տարածված է դարձել իր ներդրումից հետո շատ տարիների ընթացքում, կան մարդիկ, ովքեր պնդում են, որ այնժամանակը եկել է. Spanning Tree-ի ամենամեծ թերությունն այն է, որ այն փակում է պոտենցիալ օղակները ցանցի ներսում՝ փակելով պոտենցիալ ուղիները, որտեղ տվյալները կարող են շարժվել: «Spanning Tree» օգտագործող ցանկացած ցանցում պոտենցիալ ցանցի ուղիների մոտ 40%-ը փակ է տվյալների համար:
Չափազանց բարդ ցանցային միջավայրերում, ինչպիսիք են տվյալների կենտրոններում հայտնաբերվածները, պահանջարկը բավարարելու համար արագ ընդլայնելու ունակությունը կարևոր է: Առանց Spanning Tree-ի կողմից սահմանված սահմանափակումների տվյալների կենտրոնները կարող են շատ ավելի մեծ թողունակություն բացել՝ առանց լրացուցիչ ցանցային սարքավորումների անհրաժեշտության: Սա մի տեսակ հեգնական իրավիճակ է, քանի որ բարդ ցանցային միջավայրերն են պատճառը, որ ստեղծվել է Spanning Tree-ը: Եվ այժմ արձանագրությամբ նախատեսված պաշտպանությունը շրջադարձից, ինչ-որ կերպ հետ է պահում այդ միջավայրերը իրենց ողջ ներուժից:
Արձանագրության կատարելագործված տարբերակը, որը կոչվում է Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP), մշակվել է վիրտուալ LAN-ներ օգտագործելու և միևնույն ժամանակ ավելի շատ ցանցային ուղիներ բացելու համար՝ միևնույն ժամանակ կանխելով օղակների ձևավորումը: Բայց նույնիսկ MSTP-ի դեպքում տվյալների մի քանի պոտենցիալ ուղիներ փակ են մնում արձանագրությունն օգտագործող ցանկացած ցանցում:
Տարիների ընթացքում եղել են բազմաթիվ ոչ ստանդարտացված, անկախ փորձեր՝ բարելավելու Spanning Tree-ի թողունակության սահմանափակումները: Թեև դրանցից մի քանիսի դիզայներներն իրենց ջանքերում հաջողության են հասել, մեծ մասը լիովին համատեղելի չէ հիմնական արձանագրության հետ, ինչը նշանակում է, որ կազմակերպությունները պետք է կամ օգտագործեն ոչ ստանդարտացված փոփոխություններն իրենց բոլոր սարքերում, կամ գտնեն որևէ միջոց, որը թույլ կտա նրանց գոյություն ունենալ: անջատիչներ, որոնք աշխատում են ստանդարտ Spanning Tree-ի վրա: Շատ դեպքերում, Spanning Tree-ի բազմաթիվ համերի պահպանման և պահպանման ծախսերը չարժեն ջանքեր գործադրել:
Արդյո՞ք Ծառը կշարունակվի ապագայում:
Բացի թողունակության սահմանափակումներից, որոնք կապված են «Spanning Tree» ցանցի ուղիների փակման հետ, արձանագրությունը փոխարինելու համար մեծ միտք կամ ջանք չի գործադրվում: Թեև IEEE-ն երբեմն թողարկում է թարմացումներ՝ փորձելով այն ավելի արդյունավետ դարձնել, դրանք միշտ հետընթաց համատեղելի են արձանագրության առկա տարբերակների հետ:
Ինչ-որ իմաստով, Spanning Tree-ն հետևում է «Եթե այն չի կոտրվել, մի՛ շտկիր» կանոնին: «Spanning Tree»-ն աշխատում է անկախ ցանցերի մեծամասնության հետին պլանում՝ երթևեկության հոսքը պահպանելու, վթարի պատճառող օղակների ձևավորումը կանխելու և անսարք կետերի շուրջ երթևեկելու համար, որպեսզի վերջնական օգտատերերը երբեք նույնիսկ իմանան, թե արդյոք իրենց ցանցը ժամանակավորապես խափանումներ է ունենում՝ որպես իր առօրյայի մաս: օրվա գործողություններ. Միևնույն ժամանակ, հետին պլանում ադմինիստրատորները կարող են նոր սարքեր ավելացնել իրենց ցանցերին՝ առանց շատ մտածելու, թե արդյոք նրանք կկարողանան շփվել մնացած ցանցի կամ արտաքին աշխարհի հետ, թե ոչ:
Այդ ամենի պատճառով, հավանական է, որ «Spanning Tree»-ն դեռ երկար տարիներ կգործի: Ժամանակ առ ժամանակ կարող են լինել որոշ աննշան թարմացումներ, բայց հիմնական Spanning Tree Protocol-ը և նրա կատարած բոլոր կարևոր գործառույթները, հավանաբար, այստեղ են մնալու:
Հրապարակման ժամանակը՝ նոյ-07-2023
