Protokol Spanning Tree, kadangkala hanya dirujuk sebagai Spanning Tree, ialah Waze atau MapQuest rangkaian Ethernet moden, mengarahkan trafik sepanjang laluan paling cekap berdasarkan keadaan masa nyata.
Berdasarkan algoritma yang dicipta oleh saintis komputer Amerika Radia Perlman semasa dia bekerja untuk Digital Equipment Corporation (DEC) pada tahun 1985, tujuan utama Spanning Tree adalah untuk mengelakkan pautan berlebihan dan gelung laluan komunikasi dalam konfigurasi rangkaian yang kompleks. Sebagai fungsi kedua, Spanning Tree boleh menghalakan paket di sekitar tempat masalah untuk memastikan komunikasi dapat mengalir melalui rangkaian yang mungkin mengalami gangguan.
Spanning Tree topology vs. Ring topology
Apabila organisasi baru mula membuat rangkaian komputer mereka pada tahun 1980-an, salah satu konfigurasi yang paling popular ialah rangkaian cincin. Sebagai contoh, IBM memperkenalkan teknologi Token Ring proprietarinya pada tahun 1985.
Dalam topologi rangkaian cincin, setiap nod bersambung dengan dua yang lain, satu yang berada di hadapannya pada cincin dan satu yang diletakkan di belakangnya. Isyarat hanya bergerak mengelilingi cincin dalam satu arah, dengan setiap nod di sepanjang jalan menyerahkan mana-mana dan semua paket yang bergelung di sekeliling cincin.
Walaupun rangkaian dering mudah berfungsi dengan baik apabila terdapat hanya segelintir komputer, deringan menjadi tidak cekap apabila ratusan atau beribu-ribu peranti ditambahkan pada rangkaian. Komputer mungkin perlu menghantar paket melalui ratusan nod hanya untuk berkongsi maklumat dengan satu sistem lain di bilik bersebelahan. Lebar jalur dan daya pemprosesan juga menjadi masalah apabila trafik hanya boleh mengalir ke satu arah, tanpa pelan sandaran jika nod di sepanjang jalan menjadi rosak atau terlalu sesak.
Pada tahun 90-an, apabila Ethernet menjadi lebih pantas (100Mbit/sec. Fast Ethernet diperkenalkan pada tahun 1995) dan kos rangkaian Ethernet (jambatan, suis, kabel) menjadi jauh lebih murah daripada Token Ring, Spanning Tree memenangi perang topologi LAN dan Token Cincin cepat pudar.
Cara Spanning Tree Berfungsi
Spanning Tree ialah protokol pemajuan untuk paket data. Ia adalah satu bahagian polis trafik dan satu bahagian jurutera awam untuk lebuh raya rangkaian yang dilalui oleh data. Ia terletak di Lapisan 2 (lapisan pautan data), jadi ia hanya berkenaan dengan memindahkan paket ke destinasi yang sesuai, bukan jenis paket yang dihantar, atau data yang terkandung di dalamnya.
Spanning Tree telah menjadi begitu meluas sehingga penggunaannya ditakrifkan dalamPiawaian rangkaian IEEE 802.1D. Seperti yang ditakrifkan dalam piawai, hanya satu laluan aktif boleh wujud antara mana-mana dua titik akhir atau stesen agar ia berfungsi dengan baik.
Spanning Tree direka untuk menghapuskan kemungkinan bahawa data yang melalui antara segmen rangkaian akan tersekat dalam gelung. Secara umum, gelung mengelirukan algoritma pemajuan yang dipasang dalam peranti rangkaian, menjadikannya peranti tidak lagi tahu ke mana hendak menghantar paket. Ini boleh mengakibatkan pertindihan bingkai atau pemajuan paket pendua ke berbilang destinasi. Mesej boleh berulang. Komunikasi boleh melantun kembali kepada pengirim. Ia juga boleh merosakkan rangkaian jika terlalu banyak gelung mula berlaku, memakan lebar jalur tanpa sebarang keuntungan yang ketara sambil menyekat trafik tidak bergelung lain daripada melaluinya.
Protokol Pokok Spanningmenghentikan gelung daripada terbentukdengan menutup semua kecuali satu laluan yang mungkin untuk setiap paket data. Menghidupkan rangkaian menggunakan Spanning Tree untuk menentukan laluan akar dan jambatan tempat data boleh bergerak, dan menutup laluan pendua secara berfungsi, menjadikannya tidak aktif dan tidak boleh digunakan semasa laluan utama tersedia.
Hasilnya ialah komunikasi rangkaian mengalir dengan lancar tanpa mengira betapa kompleks atau luasnya rangkaian itu. Dari satu cara, Spanning Tree mencipta laluan tunggal melalui rangkaian untuk data bergerak menggunakan perisian dengan cara yang sama seperti yang dilakukan oleh jurutera rangkaian menggunakan perkakasan pada rangkaian gelung lama.
Faedah Tambahan Pokok Spanning
Sebab utama Spanning Tree digunakan adalah untuk menghapuskan kemungkinan penghalaan gelung dalam rangkaian. Tetapi ada kelebihan lain juga.
Oleh kerana Spanning Tree sentiasa mencari dan menentukan laluan rangkaian yang tersedia untuk paket data untuk dilalui, ia boleh mengesan jika nod yang terletak di sepanjang salah satu laluan utama tersebut telah dilumpuhkan. Ini boleh berlaku atas pelbagai sebab mulai daripada kegagalan perkakasan kepada konfigurasi rangkaian baharu. Ia juga boleh menjadi situasi sementara berdasarkan lebar jalur atau faktor lain.
Apabila Spanning Tree mengesan bahawa laluan utama tidak lagi aktif, ia boleh membuka laluan lain yang telah ditutup sebelum ini dengan cepat. Ia kemudiannya boleh menghantar data di sekitar tempat masalah, akhirnya menetapkan lencongan sebagai laluan utama baharu, atau menghantar paket kembali ke jambatan asal sekiranya ia tersedia semula.
Walaupun Spanning Tree yang asal agak cepat dalam membuat sambungan baharu tersebut mengikut keperluan, pada tahun 2001 IEEE memperkenalkan Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). Juga dirujuk sebagai versi protokol 802.1w, RSTP telah direka untuk menyediakan pemulihan yang lebih pantas dengan ketara sebagai tindak balas kepada perubahan rangkaian, gangguan sementara atau kegagalan langsung komponen.
Dan sementara RSTP memperkenalkan gelagat penumpuan laluan baharu dan peranan pelabuhan jambatan untuk mempercepatkan proses, ia juga direka bentuk untuk serasi sepenuhnya ke belakang dengan Spanning Tree yang asal. Jadi adalah mungkin untuk peranti dengan kedua-dua versi protokol untuk beroperasi bersama-sama pada rangkaian yang sama.
Kekurangan Spanning Tree
Walaupun Spanning Tree telah menjadi terkenal di mana-mana selama bertahun-tahun selepas pengenalannya, ada pihak yang berpendapat bahawa ia adalahmasa telah tiba. Kesalahan terbesar Spanning Tree ialah ia menutup kemungkinan gelung dalam rangkaian dengan menutup laluan berpotensi di mana data boleh bergerak. Dalam mana-mana rangkaian tertentu menggunakan Spanning Tree, kira-kira 40% daripada laluan rangkaian berpotensi ditutup kepada data.
Dalam persekitaran rangkaian yang sangat kompleks, seperti yang terdapat dalam pusat data, keupayaan untuk meningkatkan dengan cepat untuk memenuhi permintaan adalah penting. Tanpa had yang dikenakan oleh Spanning Tree, pusat data boleh membuka lebih lebar jalur tanpa memerlukan perkakasan rangkaian tambahan. Ini adalah situasi yang ironis, kerana persekitaran rangkaian yang kompleks adalah sebab Spanning Tree dicipta. Dan kini perlindungan yang disediakan oleh protokol terhadap gelung, dalam satu cara, menahan persekitaran tersebut daripada potensi penuhnya.
Versi diperhalusi protokol yang dipanggil Pokok Spanning Berbilang Contoh (MSTP) telah dibangunkan untuk menggunakan LAN maya dan membolehkan lebih banyak laluan rangkaian dibuka pada masa yang sama, sambil masih menghalang gelung daripada terbentuk. Tetapi walaupun dengan MSTP, beberapa laluan data berpotensi kekal ditutup pada mana-mana rangkaian tertentu yang menggunakan protokol.
Terdapat banyak percubaan bebas yang tidak diseragamkan untuk meningkatkan sekatan lebar jalur Spanning Tree selama ini. Walaupun pereka beberapa daripada mereka telah mendakwa berjaya dalam usaha mereka, kebanyakannya tidak serasi sepenuhnya dengan protokol teras, bermakna organisasi perlu sama ada menggunakan perubahan tidak standard pada semua peranti mereka atau mencari cara untuk membolehkan mereka wujud dengan suis menjalankan Spanning Tree standard. Dalam kebanyakan kes, kos untuk mengekalkan dan menyokong pelbagai perisa Spanning Tree tidak berbaloi dengan usaha.
Adakah Spanning Tree Berterusan di Masa Depan?
Selain daripada had dalam lebar jalur disebabkan oleh Spanning Tree menutup laluan rangkaian, tidak banyak pemikiran atau usaha yang dilakukan untuk menggantikan protokol. Walaupun IEEE kadangkala mengeluarkan kemas kini untuk mencuba dan menjadikannya lebih cekap, ia sentiasa serasi ke belakang dengan versi protokol sedia ada.
Dari satu segi, Spanning Tree mengikut peraturan "Jika ia tidak rosak, jangan betulkan." Spanning Tree berjalan secara bebas di latar belakang kebanyakan rangkaian untuk memastikan trafik mengalir, menghalang gelung yang mendorong ranap daripada terbentuk dan menghala trafik di sekitar tempat bermasalah supaya pengguna akhir tidak pernah tahu sama ada rangkaian mereka mengalami gangguan buat sementara waktu sebagai sebahagian daripada hari ke- operasi hari. Sementara itu, pada bahagian belakang, pentadbir boleh menambah peranti baharu pada rangkaian mereka tanpa terlalu memikirkan sama ada mereka akan dapat berkomunikasi dengan seluruh rangkaian atau dunia luar atau tidak.
Disebabkan semua itu, kemungkinan Spanning Tree akan kekal digunakan untuk beberapa tahun akan datang. Mungkin terdapat beberapa kemas kini kecil dari semasa ke semasa, tetapi teras Spanning Tree Protocol dan semua ciri kritikal yang dilakukannya mungkin kekal di sini.
Masa siaran: Nov-07-2023
