شرح انواع بروتوكول 'Spanning Tree Protocol ' STP



حيث حاولت البحث و كتابة عن هذا الموضوع فل اجد شرح افضل من هذا ... لذالك ارتايت ان انقله لكم للافادة به
لنتحدث اليوم في هذه التدوينة عن موضوع هام قد يجد فيه البعض صعوبات وتعقيدات كثيرة وهي أنواع الـSpanning Tree Protocol المتوفرة فمن خلال أحصائية صغيرة قمت بها أحصيت على الأقل ستة أنواع لهذا البروتوكول وهي CST, RSTP, MSTP, PVST, PVST+, RPVST لنتعرف اليوم على أهم الفروقات الموجودة بين STP, RSTP, MSTP والخاصة بي IEEE

في البداية أحب أن أوضح ان هذه البروتوكولات لها وظيفة واحدة وهي منع حدوث مايعرف بي اللوب على مستوى الطبقة الثانية Data Link بالأضافة إلى ان الموضوع لن يكون حول إلية عمل كل واحد منها لانها بحسب أعتقادي معروفة عند الجميع ولنبدأ بي البروتوكولات الخاصة بي IEEE:
CST :أو Common Spanning Tree أو الـSTP الذي نسمع عنه والذي يعرف من خلال منظمة IEEE بي 802.1D يتصف هذا البروتوكول بأنه يعمل على كل أنواع الأجهزة سيسكو كانت أم جونيبر وبدون تمييز ومايميزه هو وجود شبكة Spanning Tree واحدة أو One Instance تضم جميع الـVlans ويتم تبادل الـBPDU بين السويتشات من خلال الـNative Vlan وهو يعمل من خلال Instance واحدة تضم كل البورتات وتضم كل الـ Vlans الموجودة في الشبكة (سوف نفهم فكرة الـ Instance أكثر عندما تصل إلى MSTP)وهذه صورة توضيحية.

شرح انواع بروتوكول 'Spanning Tree Protocol ' STP 


قبل كل شئ اود ان انوه ان المقال منقول من مدونة network set والكاتب مهندسنا القدير أيمن النعيمي


RSTP :أو Rapid Spanning Tree Protocol وهو نموذج مطور من STP ويعرف بي 802.1w ومن خلال أسمه نستطيع أن نستنتج أن هذا البروتوكول هو أسرع من البروتوكول العادي والأسباب كثيرة

1- تم دمج وضعيتا الـ Blocking و Listening الى وضعية واحدة وهي Discarding وكما هو معروف أن وضعية الـListening كانت تأخذ 15 ثانية .

2- الزمن الذي يلزم لتحويل البورت من Discarding إلى Learning هو 6 ثواني وهي تعني عدم إستلام BPDU 3 مرات لان الـBPDU ترسل كل ثانيتان وهذا يعطينا 6 ثواني فقط بينما نجد أن الـSTP يحتاج منك 20 ثانية للدخول في مرحلة الـListening اي يجب عليه أن ينتظر توقف الـBPDU لعشر مرات (فكرة الانتقال تعتمد على عدد مرات إستلام الـBPDU وليس على زمن معين لذا البروتوكول ينظر إلى عدد المرات ومن خلاله نحن نستنتج الوقت اللازم).
3- من خلال هذه المقارنة نجد أن الـSTP يستغرق حوالي 50 ثانية لكي يتحول من حالة الـBlock إلى حالة الـForward بينما الـ RSTP يستغرق حوالي 21 تانية .
4- تسميتان جديدتان حلتا مكان Blocking Port وهي Alternate Port & Backup Port الأول هو بورت أحتياطي لكل segment موجودة في الشبكة والثاني هو بورت بديل للـ Root Port.
5- في الـSTP كان الرووت بريدج هو الوحيد الذي يقوم بأرسال BPDU وبعدها تتناوب عليه باقي السويتشات أما مع الـRSTP فكل السويتشات الموجودة يمكنها أن تقوم بأرسال BPDU قلو كان لدينا سويتشان موجودان ضمن شبكة كبيرة وحدث Down لأحد البورتات فأن السويتش سوف يرسل BPDU إلى السويتش الآخر لكي يقوم بتفعيل البورت الأحتياطي بشكل مباشر.
6- إستحداث مسميات جديدة خاصة بأنواع المنافذ الموجودة على السويتش مثل Edge Port وهي تعني أن هذا البورت تم تفعيل خاصية الـPort Fast والتى تقوم بتحويل البورت بشكل مباشر من الـDiscarding إلى Forwarding وهي تستخدم عادة في البورتات التى لاتحوي سويتشات ممكن أن تؤدي إلى حدوث لووب في الشبكة أو مع أجهزة الكمبيوتر بالأضافة إلى مسمى آخر وهو Shared Port وهو يعني أن هذا البورت متصل مع Hup وآخيرا مسمى آخر وهو Point-to-Point Port ويدل على أن البورت متصل مع سويتش آخر.

ملاحظة آخيرة وهي منذ عام 2004 تم أعتماد RSTP لكي يكون هو الـDefault للـSTP وتم تعريفه بي 802.1D وأحالة الـSTP للتقاعد لذا عندما تسمع STP فكر بأنه RSTP.

MSTP :أو Multi Spanning Tree Protocol وهو معروف من قبل IEEE بي 802.1S فكرة هذا البروتوكول تهدف إلى تقليل عدد الـ Instance الموجودة بحيث نستطيع أن نضم أكثر من Vlan في Instance واحدة فكما ذكرت أن الـSTP سوف يقوم بعمل Instance لكل Vlans الموجودة في الشبكة ومما لا شك فيه أن هذه العملية تخفف الضغط على المعالج كمنحى إجابي لكن سوف يمنع الشبكة من عمل Load Balancing بين الفي لان كمنحى سلبي , ومن هذا المنطلق وجد الـ MSTP الذي أتاح لنا تقسيم الـ Vlans على مجموعات تعمل كل منها بشكل مستقل عن الآخرى ومن خلال Instance منعزلة وكمثال صغير حول هذه العملية لنفرض أن لدينا 40 Vlan في الشبكة وطبعا كل هذه الـVlan سوف تعمل على شكل Instance واحدة كما ذكرنا في الـ STP لكن مع الـ MSTP الموضوع مختلف قليلا لانه ببساطة سوف يسمح لنا بإنشاء STP لكل مجموعة منها ولنفرض أول 10Vlan موجودة بينما سوف نضع باقي الـVlan في Instance آخرى وبهذه الطريقة سوف يتم إغلاق منافذ معينة لكل مجموعة من الـ Vlan بينما سوف تكون هذه المنافذ مفتوحة في المجموعة الآخرى لاحظ معي الصورة القادمة لكي تفهم العملية بشكل أكبر

 البروتوكولات الخاصة بسيسكو وهي PVST, PVST+, RPVST


 البروتوكولات الخاصة بسيسكو وهي PVST, PVST+, RPVST
أما الان فسوف نتحدث عن البروتوكولات التى قامت سيسكو بتطويرها وهي PVST,PVST+,RPVST+وأهم الأختلافات بينها

PVST: أو Per Vlan Spanning Tree هو عبارة عن بروتوكول قامت سيسكو بتطويره لصالح أجهزتها فقط ولا يعمل إلا عليها وهو عبارة عن إمتداد للبرتوكول المعروف STP ويقوم بنفس الوظائف ,وكما ذكرنا في الموضوع السابق أن الـ STP يقوم بعمل Instance واحدة لكل الشبكة وبما فيها الـ Vlans إلا أن سيسكو فكرت بطريقة آخرى وهي لماذا لانتيح Instance لكل Vlan التى سوف تتيح بدورها Load Balancing بين السويتشات وتحديدا بين الـ Vlan وعلى نفس فكرة الـ MSTP لكن هنا الوضع مختلف قليلا لان العزل هنا سوف يكون على مستوى Vlan واحدة بينما هناك العزل كان على شكل مجموعات ومن عيوب هذا البروتوكول أنه يعمل من خلال الـ ISL أو Inter Switch Link فقط وكما هو معروف عن هذا البروتوكول أنه يعمل على أجهزة سيسكو فقط لذلك أي BPDU نصل إلى سويتشات سيسكو قادمة من أنواع آخرى تستخدم بروتوكول 802.1Q مثل الـ CST سوف يتم تجاهلها مباشرة ولتمكين هذا البروتوكول من نخصيص Instance لكل Vlan قامت سيسكو بعمل بعض التغييرات على الـHeader الخاص بي الـ BPDU لكي يتم التعرف أيضا على رقم الـ Vlan فنحن نعلم أن الـ Header مؤلف من 8 بايت اثنان منها للـ Bridge Priority وستة منها للماك أدريس وما فعلته سيسكو انها قامت بتقسيم الأثنان بايت الخاصة بي الـ Bridge إلى قسمان بحيث يكون للـ Bridge أربعة بت فقط بينما خصصت الأثنا عشر بت الباقية لكي تكون للـ Vlan-ID وهذه صورة توضيحية للفكرة

وهذه صورة توضح فكرة عمل هذا ابروتوكول بشكل عام ويتضح من خلال الصورة كيف أصبح لدينا Instance لكل Vlan وكيف تم أغلاق بعض المنافذ في VlanA بينما نفس المنفذ مفتوح بالنسبة للـ VlanB



كما يدعم هذا البروتوكول الخواص التالية التى تحدثنا عنها في القسم الأول BackboneFast, UplinkFast, PortFast.
PVST+: نفس فكرة البروتوكول السابق لكن هنا أتاحت سيسكو أمكانية الربط بين الـ PVST والـ CST والـ MSTP وذلك من خلال PVST+ الذي يدعم بروتوكول الـ 802.1Q والـ ISL وللقيام بهذه العملية يلعب السويتش الذي يعمل من خلال الـPVST+ دور المترجم بين الـ PVST الذي يتصل معه من خلال الـ ISL وبين الـ CST الذي يتصل معه من خلال الـ 802.1Q عملية الترجمة مازالت تحتاج بعض الجهد والبحث لكي أستطيع أن أقدمها لكم لانها تعتمد

ملاحظة هامة : الـ PVST و الـ PVST+ ليستا وضعيتان مختلفتان ويمكن تطبيقهما متى نشاء لان موديل السويتش ونظام التشغيل الخاص به هو الذي يحدد أي الوضعيات مدعومة وهي أما الأولى أو الثانية وليسا الأثنان مع بعضهما لان فكرة الأثنان واحدة والفرق الوحيد دعم الـ 802.1Q
RPVST+: لن أضيف شيء جديدا بالنسبة لهذا البروتوكول لان الفكرة نفسها لكن هنا تم الأعتماد على خصائص ومميزات الـ RSTP
خلاصة هذا الموضوع الـ STP موضوع له تفرعات كثيرة ومهم جدا أن تكون فاهم المادة النظرية فيه بشكل جيد ومتقن للأوامر الخاصة بكل بروتوكول كما يحتاج تصميم الشبكة أستنادا إلى موضوع الـ STP بعض الدراسات والتى تشكل عدد الأجهزة توزيع الـ VLAN كيفية الربط بينها والكثير من التفاصيل الدقيقة حتى تكون نظره شاملة تستطيع من خلالها تحديد البروتوكولات التى يجب إستخدامها أتمنى أن نكون قد قدمنا شيء جديد لكم ونراكم فى موضوع جديد فى عالم شبكات .. السيسكو

جميع الحقوق محفوضة لدى مدونة علوم و تقنيات | Privacy-Policy | سياسة الخصوصية | اتفاقية الاستخدام

تعديل : Abderhim