U Protokollu Spanning Tree, qualchì volta chjamatu Spanning Tree, hè u Waze o MapQuest di e reti Ethernet muderne, dirigendu u trafficu longu u percorsu più efficau basatu nantu à e cundizioni in tempu reale.
Basatu annantu à un algoritmu creatu da l'informatica americana Radia Perlman mentre travagliava per Digital Equipment Corporation (DEC) in u 1985, u scopu primariu di Spanning Tree hè di prevene i ligami redundants è u looping di e vie di cumunicazione in cunfigurazioni di rete cumplesse. Cum'è una funzione secundaria, Spanning Tree pò indirizzà i pacchetti intornu à i lochi di prublemi per assicurà chì e cumunicazioni sò capaci di attraversà e rete chì puderanu esse disrupzioni.
Topulugia Spanning Tree vs. Topulugia Ring
Quandu l'urganisazioni principiavanu à mette in rete i so computer in l'anni 1980, una di e cunfigurazioni più populari era a reta di l'anellu. Per esempiu, IBM hà introduttu a so tecnulugia Token Ring patentata in 1985.
In una topulugia di rete in anellu, ogni nodu si cunnetta cù dui altri, unu chì si trova davanti à ellu nantu à l'anellu è unu chì hè posizionatu daretu. I signali viaghjanu solu intornu à l'anellu in una sola direzzione, cù ogni nodu nantu à a strada trasmette ogni è tutti i pacchetti in loop intornu à l'anellu.
Mentre chì e rete di anelli simplici funzionanu bè quandu ci sò solu una mansa di computer, l'anelli diventanu inefficienti quandu centinaie o millaie di dispusitivi sò aghjuntu à una reta. Un urdinatore puderia avè bisognu di mandà pacchetti attraversu centinaie di nodi solu per sparte infurmazioni cù un altru sistema in una stanza adiacente. A larghezza di banda è u throughput diventanu ancu un prublema quandu u trafficu pò flussu solu in una direzzione, senza un pianu di salvezza se un node in u caminu si rompe o troppu congestionatu.
In l'anni 90, cum'è Ethernet hà diventatu più veloce (100Mbit/sec. Fast Ethernet hè statu introduttu in 1995) è u costu di una reta Ethernet (ponti, switches, cabling) hè diventatu significativamente più prezzu di Token Ring, Spanning Tree hà guadagnatu a guerra di topologia LAN è Token. L'anneau s'évanouit rapidement.
Cumu Spanning Tree Funziona
Spanning Tree hè un protokollu di spedizione per i pacchetti di dati. Hè una parte di polizia di trafficu è una parte di ingegnere civile per l'autostrade di rete chì i dati viaghjanu. Si trova à u Layer 2 (layer di ligame di dati), cusì hè solu preoccupatu di trasfurmà i pacchetti à a so destinazione adatta, micca di quale tipu di pacchetti sò mandati, o di e dati chì cuntenenu.
Spanning Tree hè diventatu cusì omnipresente chì u so usu hè definitu in uStandard di rete IEEE 802.1D. Cum'è definitu in u standard, solu un percorsu attivu pò esiste trà dui punti finali o stazioni per esse funziunate bè.
Spanning Tree hè cuncepitu per eliminà a pussibilità chì i dati chì passanu trà i segmenti di a rete si fermanu in un ciclu. In generale, i loops cunfondenu l'algoritmu di spedizione installatu in i dispositi di rete, facendu cusì chì u dispusitivu ùn sapi più induve mandà pacchetti. Questu pò esse risultatu in a duplicazione di frames o l'invio di pacchetti duplicati à parechje destinazioni. I missaghji ponu esse ripetuti. I cumunicazioni ponu rinvià à un mittente. Puderà ancu crash una rete se troppu loops accumincianu à accade, manghjendu a larghezza di banda senza alcunu guadagnu apprezzabile mentre impedisce à l'altru trafficu senza loop di passà.
U Protocolu Spanning Treeimpedisce a furmazione di loopschjudendu tutti, ma un percorsu pussibule per ogni pacchettu di dati. I switches nantu à una rete utilizanu Spanning Tree per definisce i percorsi radicali è i ponti induve e dati ponu viaghjà, è chjude funziunalmente i percorsi duplicati, rendenduli inattivi è inutilizabili mentre un percorsu primariu hè dispunibule.
U risultatu hè chì e cumunicazioni di a rete scorri senza saldatura indipendentemente da quantu cumplessa o vasta diventa una rete. In un certu modu, Spanning Tree crea percorsi unichi attraversu una reta per i dati per viaghjà cù u software in quantu l'ingegneri di a rete anu fattu utilizendu hardware in e vechje rete di loop.
Beneficii supplementari di Spanning Tree
U mutivu primariu chì Spanning Tree hè utilizatu hè di eliminà a pussibilità di rotte loops in una reta. Ma ci sò ancu altri vantaghji.
Perchè Spanning Tree cerca è definisce in permanenza quali percorsi di rete sò dispunibuli per i pacchetti di dati per viaghjà, pò detectà se un nodu chì si trova longu unu di quelli camini primari hè statu disattivatu. Questu pò accade per una varietà di motivi chì varienu da un fallimentu hardware à una nova configurazione di rete. Pò esse ancu una situazione tempuranea basatu annantu à a larghezza di banda o altri fattori.
Quandu Spanning Tree rileva chì un percorsu primariu ùn hè più attivu, pò apre rapidamente un altru percorsu chì era statu chjusu prima. Puderà tandu mandà dati intornu à u puntu di prublema, eventualmente designendu a deviazione cum'è u novu percorsu primariu, o rinviendu i pacchetti à u ponte originale si torna dispunibule.
Mentre chì l'Arbulu Spanning uriginale era relativamente rapidu à fà queste novi cunnessione cum'è necessariu, in u 2001 l'IEEE hà introduttu u Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). Riferitu ancu com'è a versione 802.1w di u protocolu, RSTP hè statu cuncepitu per furnisce una ricuperazione significativamente più veloce in risposta à i cambiamenti di a rete, l'interruzioni tempuranee o u fallimentu direttu di cumpunenti.
E mentre RSTP hà introduttu novi cumpurtamenti di cunvergenza di caminu è roli di portu di ponte per accelerà u prucessu, hè statu ancu cuncepitu per esse cumplettamente cumpatibile cù u Spanning Tree originale. Cusì hè pussibule per i dispositi cù e duie versioni di u protokollu per operare inseme nantu à a stessa reta.
I difetti di Spanning Tree
Mentre Spanning Tree hè diventatu omnipresente annantu à parechji anni dopu a so introduzione, ci sò quelli chì sustenenu chì hèu tempu hè ghjuntu. U più grande difettu di Spanning Tree hè chì chjude i loops potenziali in una rete chjudendu i percorsi potenziali induve e dati puderanu viaghjà. In ogni rete dati chì utilizanu Spanning Tree, circa 40% di i percorsi di rete potenziale sò chjusi à i dati.
In ambienti di rete estremamente cumplessi, cum'è quelli chì si trovanu in i centri di dati, a capacità di scala rapidamente per risponde à a dumanda hè critica. Senza e limitazioni imposte da Spanning Tree, i centri di dati puderanu apre assai più larghezza di banda senza a necessità di hardware di rete supplementu. Questa hè una situazione ironica, perchè l'ambienti di rete cumplessi sò perchè Spanning Tree hè statu creatu. È avà a prutezzione furnita da u protokollu contr'à u looping hè, in una certa manera, mantene quelli ambienti da u so pienu potenziale.
Una versione raffinata di u protokollu chjamatu Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) hè stata sviluppata per impiegà LAN virtuali è permette più percorsi di rete per esse aperti à u stessu tempu, mentre impediscenu ancu a furmazione di cicli. Ma ancu cù MSTP, uni pochi di percorsi potenziali di dati restanu chjusi nantu à qualsiasi rete dati chì utilizanu u protokollu.
Ci sò stati assai tentativi indipindenti non standardizati di migliurà e restrizioni di larghezza di banda di Spanning Tree annantu à l'anni. Mentre i diseggiani di alcuni di elli anu dichjaratu successu in i so sforzi, a maiò parte ùn sò micca cumplettamente cumpatibili cù u protokollu core, chì significa chì l'urganisazioni anu bisognu di impiegà i cambiamenti micca standardizati in tutti i so dispositi o di truvà un modu per permette di esiste cù interruttori in esecuzione standard Spanning Tree. In a maiò parte di i casi, i costi di mantene è sustene parechji sapori di Spanning Tree ùn valenu micca u sforzu.
Spanning Tree continuerà in u futuru?
A parti di e limitazioni in larghezza di banda per via di Spanning Tree chì chjude i percorsi di rete, ùn ci hè micca assai pensamentu o sforzu per rimpiazzà u protocolu. Ancu s'ellu IEEE libera occasionalmente l'aghjurnamenti per pruvà à fà più efficaci, sò sempre retrocompatibili cù e versioni esistenti di u protocolu.
In un certu sensu, Spanning Tree seguita a regula di "Se ùn hè micca rottu, ùn risolve micca". Spanning Tree funziona indipindentamente in u sfondate di a maiò parte di e rete per mantene u trafficu flussu, impediscenu a furmazione di i loops chì inducenu crash, è indirizzà u trafficu intornu à i punti di prublemi in modu chì l'utilizatori finali ùn sanu mai ancu se a so rete sperimenta temporaneamente interruzioni cum'è parte di u so ghjornu. operazioni di ghjornu. Intantu, nantu à u backend, l'amministratori ponu aghjunghje novi dispositi à e so rete senza troppu pensamentu per esse o micca pudè cumunicà cù u restu di a reta o u mondu esternu.
Per via di tuttu ciò, hè prubabile chì Spanning Tree resterà in usu per parechji anni à vene. Ci ponu esse alcune aghjurnamenti minori di tantu in tantu, ma u core Spanning Tree Protocol è tutte e funzioni critiche chì eseguisce sò probabilmente quì per stà.
Tempu di Postu: Nov-07-2023
