پروتکل STP

در لایه 3 ، پروتکل های مسیر یابی به ازای هر مسیر Down شده مسیر جدیدی را برای رسیدن به مقصد انتخاب میکنند و می توانند برای رسیدن به مقصد از چندین مسیر متفاوت استفاده کنند ; اما در لایه 2 فقط و فقط باید از یک مسیر برای رسیدن به مقصد استفاده کرد . 

در لایه 2 برای حل مشکلات احتمالی لینک ها و استفاده از مسیر های Redundant می توانیم از پروتکل STP استفاده کنیم . 

کلیت کار STP : 

شبکه لایه 2 نباید Loop داشته باشد یعنی برای رسیدن به مقصد تنها یک مسیر لایه 2 ای باید وجود داشته باشد و در صورت قطع مسیر ، مسیری جایگزین برایش انتخاب گردد تا ارتباط شبکه همچنان باقی بماند ، پس پروتکل STP از ایجاد هر گونه Loop در لایه 2 شبکه جلوگیری می کند و بهترین مسیر را میان مسیر های موجود انتخاب میکند و این تضمین را به ما میدهد که در مسیر ارتباطی هیچ گونه Loop بوجود نیاید . 


بیشتر بدانیم : 

2 نسخه مهم برای پروتکل STP وجود دارد : 

1- DEC 

2- IEEE802.1d 

استاندارد DEC بوسیله دو شرکت COMAPQو HP ایجاد گردید و سازمان استاندارد IEEE رو پایه گذاری کرد . این دو نسخه با یکدیگر سازگار نیست و اگر در شبکه دستگاه هایی داشته باشیم که یک سری از آن ها از DEC و سری های دیگر از 802.1d پشتیبانی میکنند قطعا با مشکلات حلقه یا Loop در شبکه مواجه خواهیم شد . دستگاه های سیسکو به صورت پیش فرض از 802.1d استفاده میکنند . 



چند نکته قابل تامل در رابطه با شبکه های لایه 2 ای : 

*سوییچ با نام Bridge نام گذاری و خطاب می شود و هر وقت به اسم Bridge یا پل اشاره شد منظورم همان سوییچ است . 

*Bridge در سطح شبکه شفاف است یعنی هیچ تغییری در خود فریم یا Header آن ایجاد نمیکند . 

*فریم ها بر اساس Content Addressable Memory یا Cam Table به پورت خروجی یا مقصد خود ارسال می شوند . 

*فریم های Broadcast به همه پورت های درون Vlan ارسال می شود . 

*فریم های Unknown Unicast نیز از آن جا که مقصدشان در Cam Table مشخص نیست به همه پورت ها ارسال می شوند . 

*وقتی فریمی بین دو سوییچ به تناوب ارسال و دریافت می گردد بدین معناس که در شبکه Bridging Loop رخ داده است . 



پروتکل STP از الگوریتمی به نام STA یا Spaning Tree Alogorithm جهت بررسی Loop در شبکه لایه 2 استفاده میکند که بر اساس اطلاعات دریافتی از سوییچ های همسایه ، یک نقطه Root ( ریشه ) انتخاب می کند و تمام مسیر ها را تا آن نقطه بر اساس هزینه محاسبه میکند تا شبکه ای عاری از حلقه به شکل یک درخت با شاخ و برگ هایش بسازد که در آن هیچ نقظه ای به نقظه دیگر از دو مسیر متفاوت قابل دسترس نباشد . 

پیام های BPDU 

برای اینکه پروتکل STP توانایی اینو داشته باشه که از Loop های لایه 2 ای در شبکه جلوگیری کنه ، سوییچ های موجود باید در مورد کل توپولوژی شبکه ما اطلاعات لازمه رو داشته باشند ، سوییچ ها این کار رو با کمک پیام هایی بنام BPDU انجام می دهند که یک پیام Multicast بوده و فقط دستگاه هایی در لایه 2 رو تحت تاثیر قرار میدهد . 

در صورت ایجاد Loop در شبکه پروتکل های STP تمامی پورت های مربوط به دستگاه هایی که در Loop ایجاد کردن نقش دارند را بلاک میکند و با این کار از حلقه ایجاد شدن بین دستگاه ها جلوگیری می کند ( فقط باعث ایجاد یک مسیر لایه2 بین دو دستگاه می شود ) . 

بعد از هر تغییر در شبکه مثل فعال شدن یک پورت یا از دور خارج شدن یک پورت یا اتصال دستگاه جدیدی به شبکه و یا خروج یک دستگاه از شبکه ، پروتکل STP برای جلوگیری از Loop بار دیگر الگوریتم خاص خود را اجرا میکند و تصمیم گیری های تازه را اتخاذ میکند. 

پیام های BPDU هر 2 ثانیه یک بار بوسیله Interface سوییچ ایجاد و فرستاده می شود و با این کار باعث بالا رفتن میزان Convergence شبکه یا همگرایی شبکه خواهد شد. 

نکته : اصطلاح Convergence اشاره به زمانی دارد که بعد از بروز تغییرات ، شبکه بار دیگر به حالت عادی خودش بر میگردد . 

پیام های BPDU حاوی اطلاعات مهمی در مورد توپولوژی شبکه می باشند . هر Bridge یا Switch دارای یک ID که به آن BridgeID و یا SwitchID گفته می شود ، هستند که این ID مشخص کننده Priority و آدرس Mac مربوط به آن دستگاه است . 

سوییچ ها در هنگام ایجاد BPDU شناسه های مربوط به خود را نیز در داخل BPDU قرار می دهند تا هویت خود را به سوییچ های دیگر اطلاع دهند . 

نکته : شبکه ها باید دارای مسیر های Redundant یا موازی و جایگزین باشند تا در موقع نیاز مسیر دیگری به غیر از مسیر اصلی وجود داشته باشد اما باید توجه کنیم که در زمان واحد در لایه 2 فقط و فقط باید یک مسیر تا مقصد فعال باشد البته این قضیه یا مطلب برای لایه سه یا Routing IP صدق نمیکند و میتوانیم در لایه 3 ، بار شبکه را بین چند مسیر متفاوت تقسیم کنیم . 


بیشتر بدانیم : 
وجود Broadcast و Multicast در شبکه ضروری است و بدون وجود آن ها عملکرد شبکه با مشکل مواجه خواهد شد ، برخی مهندسین اینگونه تصور میکنند که وجود Broadcast در شبکه زائد و باید به نوعی جلوی آن گرفته شود در صورتیکه عملکرد DHCP و ARP و بسیاری از Application ها و همچنین Protocol های شبکه به این نوع ارسال ها بستگی دارد اما آن چه بیشتر شبکه رو آزار میده Broadcast Storm(طوفان بسته های Broadcast ) است به صورتیکه از حالت Normal و طبیعی خارج شده و مابع شبکه رو درگیر می سازد . 

نویسنده : معین وفایی