Spanning Tree Protokolü, bazen sadece Spanning Tree olarak da anılır, modern Ethernet ağlarının Waze veya MapQuest'idir ve trafiği gerçek zamanlı koşullara göre en verimli rota boyunca yönlendirir.
Amerikalı bilgisayar bilimcisi Radia Perlman'ın 1985 yılında Digital Equipment Corporation (DEC) için çalışırken oluşturduğu bir algoritmaya dayanan Spanning Tree'nin temel amacı, karmaşık ağ yapılandırmalarında gereksiz bağlantıları ve iletişim yollarının döngülenmesini önlemektir. İkincil bir işlev olarak Spanning Tree, iletişimin kesinti yaşayabilecek ağlar üzerinden iletilebilmesini sağlamak için paketleri sorunlu noktaların etrafına yönlendirebilir.
Yayılan Ağaç topolojisi ve Halka topolojisi
Kuruluşlar 1980'lerde bilgisayarlarını ağa bağlamaya yeni başladıklarında, en popüler yapılandırmalardan biri halka ağıydı. Örneğin IBM, 1985 yılında tescilli Token Ring teknolojisini tanıttı.
Halka ağı topolojisinde her düğüm, biri halkanın önünde ve diğeri arkasında yer alan diğer iki düğüme bağlanır. Sinyaller halka etrafında yalnızca tek bir yönde hareket eder ve yol boyunca her düğüm, halka etrafında dönen tüm paketleri dağıtır.
Basit halka ağları, yalnızca bir avuç bilgisayar olduğunda iyi çalışırken, bir ağa yüzlerce veya binlerce cihaz eklendiğinde halkalar verimsiz hale gelir. Bir bilgisayarın, bitişik odadaki başka bir sistemle bilgi paylaşmak için yüzlerce düğüm üzerinden paket göndermesi gerekebilir. Bant genişliği ve aktarım hızı, trafiğin yalnızca tek yönde akabildiği ve yol boyunca bir düğümün bozulması veya aşırı sıkışık hale gelmesi durumunda yedekleme planının olmadığı durumlarda da sorun haline gelir.
90'lı yıllarda, Ethernet hızlandıkça (100Mbit/sn. Hızlı Ethernet 1995'te tanıtıldı) ve Ethernet ağının maliyeti (köprüler, anahtarlar, kablolama) Token Ring'den önemli ölçüde ucuzlaştıkça Spanning Tree, LAN topoloji savaşlarını ve Token'ı kazandı. Yüzük hızla soldu.
Yayılan Ağaç Nasıl Çalışır?
Spanning Tree, veri paketleri için bir iletim protokolüdür. Verilerin iletildiği ağ otoyolları için bir kısım trafik polisi ve bir kısım inşaat mühendisidir. Katman 2'de (veri bağlantı katmanı) bulunur, dolayısıyla ne tür paketlerin gönderildiği veya içerdikleri verilerle değil, yalnızca paketleri uygun hedeflerine taşımakla ilgilenir.
Spanning Tree o kadar yaygın hale geldi ki, kullanımıIEEE 802.1D ağ standardı. Standartta tanımlandığı gibi, herhangi iki uç nokta veya istasyonun düzgün çalışması için arasında yalnızca bir aktif yol bulunabilir.
Spanning Tree, ağ bölümleri arasında geçen verilerin bir döngüde sıkışma olasılığını ortadan kaldırmak için tasarlanmıştır. Genel olarak döngüler, ağ cihazlarında yüklü olan yönlendirme algoritmasını karıştırır ve cihazın artık paketleri nereye göndereceğini bilmemesine neden olur. Bu, çerçevelerin çoğaltılmasına veya kopya paketlerin birden fazla hedefe iletilmesine neden olabilir. Mesajlar tekrarlanabilir. İletişimler gönderene geri dönebilir. Hatta çok fazla döngü meydana gelmeye başlarsa, bant genişliğini tüketerek kayda değer bir kazanç elde etmeden diğer döngü dışı trafiğin geçmesini engelleyerek ağı çökertebilir.
Yayılan Ağaç Protokolüdöngülerin oluşmasını durdururher veri paketi için olası yollardan biri hariç tümünü kapatarak. Bir ağdaki anahtarlar, verilerin seyahat edebileceği kök yolları ve köprüleri tanımlamak ve yinelenen yolları işlevsel olarak kapatmak için Yayılma Ağacı'nı kullanır ve birincil yol mevcut olduğunda bunları devre dışı ve kullanılamaz hale getirir.
Sonuç olarak, ağ ne kadar karmaşık veya geniş olursa olsun, ağ iletişimleri sorunsuz bir şekilde akar. Bir bakıma Spanning Tree, ağ mühendislerinin eski döngü ağlarında donanım kullanarak yaptığı gibi, verilerin yazılım kullanarak seyahat etmesi için ağ üzerinden tek yollar oluşturur.
Yayılan Ağacın Ek Faydaları
Spanning Tree'nin kullanılmasının birincil nedeni, bir ağ içindeki döngülerin yönlendirilme olasılığını ortadan kaldırmaktır. Ancak başka avantajları da var.
Spanning Tree sürekli olarak veri paketlerinin seyahat etmesi için hangi ağ yollarının uygun olduğunu arayıp tanımladığı için, bu birincil yollardan biri üzerinde bulunan bir düğümün devre dışı bırakılıp bırakılmadığını tespit edebilir. Bu, donanım arızasından yeni ağ yapılandırmasına kadar çeşitli nedenlerden kaynaklanabilir. Hatta bant genişliğine veya diğer faktörlere bağlı olarak geçici bir durum bile olabilir.
Spanning Tree, birincil yolun artık etkin olmadığını tespit ettiğinde, daha önce kapatılmış olan başka bir yolu hızlı bir şekilde açabilir. Daha sonra sorunlu noktanın etrafına veri gönderebilir, sonunda dolambaçlı yolu yeni birincil yol olarak belirleyebilir veya tekrar kullanılabilir hale gelmesi durumunda paketleri orijinal köprüye geri gönderebilir.
Orijinal Yayılan Ağaç, gerektiğinde bu yeni bağlantıları kurma konusunda nispeten hızlı olmasına rağmen, 2001 yılında IEEE Hızlı Yayılan Ağaç Protokolünü (RSTP) tanıttı. Protokolün 802.1w sürümü olarak da anılan RSTP, ağ değişikliklerine, geçici kesintilere veya bileşenlerin doğrudan arızalanmasına yanıt olarak önemli ölçüde daha hızlı kurtarma sağlamak üzere tasarlanmıştır.
RSTP, süreci hızlandırmak için yeni yol yakınsama davranışları ve köprü bağlantı noktası rollerini sunarken, aynı zamanda orijinal Spanning Tree ile geriye doğru tamamen uyumlu olacak şekilde tasarlandı. Yani protokolün her iki versiyonuna sahip cihazların aynı ağ üzerinde birlikte çalışması mümkün.
Yayılan Ağacın Eksiklikleri
Spanning Tree, piyasaya sürülmesinden sonraki yıllar boyunca her yerde bulunur hale gelmiş olsa da, bununzamanı geldi. Spanning Tree'nin en büyük hatası, verilerin seyahat edebileceği potansiyel yolları kapatarak ağ içindeki potansiyel döngüleri kapatmasıdır. Yayılma Ağacı kullanan herhangi bir ağda, potansiyel ağ yollarının yaklaşık %40'ı verilere kapalıdır.
Veri merkezlerinde bulunanlar gibi son derece karmaşık ağ ortamlarında, talebi karşılamak için hızla ölçeklendirme yeteneği kritik öneme sahiptir. Spanning Tree'nin getirdiği sınırlamalar olmadan, veri merkezleri ek ağ donanımına ihtiyaç duymadan çok daha fazla bant genişliği açabilir. Bu biraz ironik bir durum çünkü Spanning Tree'nin yaratılmasının nedeni karmaşık ağ ortamlarıdır. Ve artık protokolün döngüye karşı sağladığı koruma, bir bakıma bu ortamları tam potansiyellerinden alıkoyuyor.
Çoklu Örnek Yayılma Ağacı (MSTP) adı verilen protokolün geliştirilmiş bir versiyonu, sanal LAN'lar kullanmak ve aynı anda daha fazla ağ yolunun açık olmasını sağlamak ve aynı zamanda döngülerin oluşmasını önlemek için geliştirildi. Ancak MSTP'de bile, protokolü kullanan herhangi bir ağda pek çok potansiyel veri yolu kapalı kalır.
Yıllar boyunca Spanning Tree'nin bant genişliği kısıtlamalarını iyileştirmek için standartlaştırılmamış, bağımsız birçok girişimde bulunulmuştur. Bazılarının tasarımcıları çabalarında başarılı olduklarını iddia ederken, çoğu çekirdek protokolle tam olarak uyumlu değil; bu da kuruluşların ya standartlaştırılmamış değişiklikleri tüm cihazlarında kullanması ya da bunların var olmasına izin verecek bir yol bulması gerektiği anlamına geliyor. standart Yayılan Ağacı çalıştıran anahtarlar. Çoğu durumda, Spanning Tree'nin birden fazla çeşidini korumanın ve desteklemenin maliyeti, çabaya değmez.
Yayılan Ağaç Gelecekte Devam Edecek mi?
Spanning Tree'nin ağ yollarını kapatması nedeniyle bant genişliği sınırlamalarının yanı sıra, protokolün değiştirilmesi konusunda çok fazla düşünce veya çaba sarf edilmiyor. Her ne kadar IEEE daha verimli hale getirmek için ara sıra güncellemeler yayınlasa da, bunlar her zaman protokolün mevcut sürümleriyle geriye dönük olarak uyumludur.
Spanning Tree bir bakıma "Eğer bozuk değilse tamir etme" kuralını takip ediyor. Spanning Tree, trafiğin akışını sürdürmek, çökmeye neden olan döngülerin oluşmasını önlemek ve trafiği sorunlu noktalara yönlendirmek için çoğu ağın arka planında bağımsız olarak çalışır; böylece son kullanıcılar, ağlarının günlük işleyişinin bir parçası olarak geçici kesintiler yaşayıp yaşamadığını asla bilemezler. günlük operasyonlar. Bu arada, arka uçta yöneticiler, ağın geri kalanıyla veya dış dünyayla iletişim kurup kuramayacakları konusunda fazla düşünmeden ağlarına yeni cihazlar ekleyebilirler.
Bütün bunlardan dolayı Spanning Tree'nin uzun yıllar boyunca kullanılmaya devam etmesi muhtemeldir. Zaman zaman bazı küçük güncellemeler olabilir, ancak çekirdek Spanning Tree Protokolü ve gerçekleştirdiği tüm kritik özellikler muhtemelen kalıcı olacaktır.
Gönderim zamanı: Kasım-07-2023
