Протокол связующего дерева
Мы уже знаем, что основная часть набора протоколов TCP/IP находится на прикладном уровне. А как насчет некоторых других протоколов? Есть ли такие, которые взаимодействуют с оборудованием? В этой статье мы обсудим протокол связующего дерева и то, что он делает для вас.
Протокол связующего дерева
Мы знакомы с большинством протоколов и их использованием. Кроме того, мы также знаем, что основная часть протоколов в наборе TCP/IP находится на прикладном уровне. Существуют также другие ключевые протоколы, такие как IP, который используется для маршрутизации, поскольку он содержит поле IP-адресов. Вы можете сопоставить этот IP-протокол с сетевым уровнем, который, в свою очередь, связан с маршрутизаторами. Существуют ли какие-либо другие протоколы, связанные с аппаратными устройствами? Действительно есть, и примером может служить протокол связующего дерева. Этот протокол представляет собой протокол второго уровня (второй уровень = канальный уровень), связанный с коммутаторами и мостами. В основном переключатели, так как мосты отошли на второй план с точки зрения использования.
Большинство протоколов и стандартов, связанных с Интернетом, были стандартизированы IEEE. Этот руководящий орган присвоил протоколу связующего дерева обозначение 802.1d или также известное как IEEE 802.1d. Этот тип жаргона важно помнить, если вы пытаетесь четко сформулировать вопрос, чтобы получить ответ. Умение говорить на отраслевом жаргоне очень важно. То, что имеет смысл для вас, может не иметь смысла для кого-то другого, отсюда и необходимость в отраслевых терминах. С учетом сказанного давайте приступим к самому STP.
Копать глубже
Чтобы лучше понять, что делает STP, нам нужно знать, как он это делает и почему он это делает. Объяснение высокого уровня того, что делает STP, заключается в том, чтобы убедиться, что в вашей сети нет петель. В любой момент времени должен быть доступен только один путь к месту назначения. Что делает STP, так это гарантирует, что в любой момент времени существует только один заданный путь, и если этот путь выйдет из строя, его заменит другой.
Всегда полезно визуализировать что-то, а не просто говорить об этом. С этой целью я включил пакет STP ниже. Если вы хотите также собирать некоторые STP-пакеты с вашего домашнего маршрутизатора (например, таких маршрутизаторов, как Linksys или DLink), вы можете сделать это. Вам нужно будет установить виндамп и винпкап. После установки вам нужно будет ввести следующий фильтр BPF;
-нксвсс 0
Вышеупомянутый фильтр собирает все, что видит ваш компьютер. Обратите внимание, что я не указал IP в указанном выше фильтре, поскольку STP не использует IP для маршрутизации. Если бы вы включили IP-адрес в фильтр, вы бы не увидели никаких пакетов STP. При этом взгляните на приведенный ниже пакет STP.
11:21:22.923375 802.1d config 8000.00:0f:66:46:17:8a.8001 root 8000.00:0f:66:46:17:8a pathcost 0 age 0 max 20 hello 2 fdelay 0
0x0000: 4242 0300 0000 0000 8000 000f 6646 178a BB……….fF..
0x0010: 0000 0000 8000 000f 6646 178a 8001 0000 ……..fF……
0x0020: 1400 0200 0000 а5а5 а5а5 а5а5 а5а5 …………..
Выше мы видим, что пакет начинается с метки времени и фактического идентификатора протокола «802.1d». Далее следуют MAC-адреса назначения и источника соответственно. Далее следует «стоимость пути», как подчеркнуто выше, которая в данном случае равна нулю. Стоимость пути относится к совокупной стоимости всех ссылок, ведущих к корневому мосту. Следующим значением является «возраст». Значения «возраст» и «максимум», наблюдаемые в упомянутых выше метриках пакетов, относятся к значению возраста. Первое значение «возраста» относится ко времени, когда корневой мост первоначально сгенерировал информацию, из которой был получен BPDU. Значение fdelay означает задержку пересылки и представляет собой количество времени, затраченное на состояния «прослушивания» и «обучения». Если вы собрали некоторый трафик STP, вы заметите, что сами пакеты STP действительно отправляются каждые две секунды, как указано в значении «hello2», показанном в приведенном выше пакете. Чтобы подтвердить это, мы просто собираем пакеты и смотрим на метки времени, как показано ниже.
11:57:00.017125 802.1d config 8000.00:0f:66:46:17:8a.8001 root 8000.00:0f:66:46:17:8a pathcost 0 age 0 max 20 hello 2 fdelay 0
0x0000: 4242 0300 0000 0000 8000 000f 6646 178a BB……….fF..
0x0010: 0000 0000 8000 000f 6646 178a 8001 0000 ……..fF……
0x0020: 1400 0200 0000 а5а5 а5а5 а5а5 а5а5 …………..
11:57:02.017125 802.1d config 8000.00:0f:66:46:17:8a.8001 root 8000.00:0f:66:46:17:8a pathcost 0 age 0 max 20 hello 2 fdelay 0
0x0000: 4242 0300 0000 0000 8000 000f 6646 178a BB……….fF..
0x0010: 0000 0000 8000 000f 6646 178a 8001 0000 ……..fF……
0x0020: 1400 0200 0000 а5а5 а5а5 а5а5 а5а5 …………..
11:57:04.017125 802.1d config 8000.00:0f:66:46:17:8a.8001 root 8000.00:0f:66:46:17:8a pathcost 0 age 0 max 20 hello 2 fdelay 0
0x0000: 4242 0300 0000 0000 8000 000f 6646 178a BB……….fF..
0x0010: 0000 0000 8000 000f 6646 178a 8001 0000 ……..fF……
0x0020: 1400 0200 0000 а5а5 а5а5 а5а5 а5а5 …………..
Блоки данных протокола моста
Информация протокола связующего дерева передается в специальных кадрах данных, которые называются блоками данных протокола моста или BPDU. Эти BPDU отправляются каждые две секунды и позволяют коммутаторам быть в курсе изменений в сети. Существуют также различные типы режимов порта коммутатора STP.
- Обучение: это когда коммутатор создает таблицу коммутации, которая сопоставляет MAC-адреса с номером порта.
- Прослушивание: это когда коммутатор обрабатывает BPDU, что позволяет ему определить топологию сети.
- Переадресация: когда порт получает или отправляет данные. Другими словами, работает нормально.
- Отключено: это когда сетевой администратор отключил порт.
- Блокировка: это означает, что порт был заблокирован, чтобы остановить зацикливание.
Подведение итогов
До сих пор мы видели, что протокол связующего дерева играет довольно ключевую роль, когда речь идет о предотвращении петель в сети. Также мы видели, что он находится и работает на втором уровне эталонной модели OSI. Именно на этом уровне мы найдем переключатели. Так же, как маршрутизаторы связаны с третьим уровнем. Надеюсь, вы установили Windump для прослушивания вашего соединения, как я упоминал выше. Это позволит вам видеть пакеты STP, отправляемые каждые две секунды.
Благодаря этим обычным пакетам STP сами коммутаторы могут избежать петель. Если бы не этот протокол, ваша сеть быстро заполнилась бы бесконечными кадрами. Нехорошо, уверяю вас. Существуют также различные способы использования STP в коммутируемой среде. Одним из хороших примеров является настройка коммутатора для использования VLAN. Затем вам нужно будет использовать PVST или Spanning Tree для каждой VLAN. Если вы думали, что STP сложен, вы не удивитесь, узнав, что PVST еще сложнее.
Когда дело доходит до изучения и работы с такими протоколами, как STP, вы в значительной степени обязаны иметь управляемый коммутатор. Это означает, что у вас есть переключатель, который вы можете запрограммировать. Очень похоже на линейку коммутаторов Cisco Catalyst. Чтение теории STP и в лучшие времена скучно, и именно поэтому ее фактическая настройка очень помогает узнать о ней больше. На этом мы подошли к концу статьи, и, как всегда, я буду рад вашим отзывам. До следующего раза!