Ang Spanning Tree Protocol, na kung minsan ay tinutukoy lamang bilang Spanning Tree, ay ang Waze o MapQuest ng mga modernong Ethernet network, na nagdidirekta ng trapiko sa pinakamabisang ruta batay sa real-time na mga kondisyon.
Batay sa isang algorithm na ginawa ng American computer scientist na si Radia Perlman habang nagtatrabaho siya para sa Digital Equipment Corporation (DEC) noong 1985, ang pangunahing layunin ng Spanning Tree ay upang maiwasan ang mga redundant na link at ang pag-loop ng mga pathway ng komunikasyon sa mga kumplikadong configuration ng network. Bilang pangalawang function, maaaring iruta ng Spanning Tree ang mga packet sa paligid ng mga lugar ng problema upang matiyak na ang mga komunikasyon ay makakadaan sa mga network na maaaring nakakaranas ng mga pagkagambala.
Spanning Tree topology kumpara sa Ring topology
Noong nagsisimula pa lang i-network ng mga organisasyon ang kanilang mga computer noong 1980s, isa sa pinakasikat na configuration ay ang ring network. Halimbawa, ipinakilala ng IBM ang pagmamay-ari nitong teknolohiyang Token Ring noong 1985.
Sa isang ring network topology, ang bawat node ay kumokonekta sa dalawang iba pa, ang isa ay nauuna dito sa ring at ang isa ay nakaposisyon sa likod nito. Ang mga signal ay naglalakbay lamang sa paligid ng singsing sa isang direksyon, na ang bawat node sa daan ay naghahatid ng anuman at lahat ng mga packet na umiikot sa paligid ng ring.
Habang gumagana nang maayos ang mga simpleng ring network kapag kakaunti lang ang mga computer, nagiging inefficient ang mga ring kapag idinagdag ang daan-daan o libu-libong device sa isang network. Maaaring kailanganin ng isang computer na magpadala ng mga packet sa daan-daang node para lang magbahagi ng impormasyon sa isa pang system sa isang katabing silid. Ang bandwidth at throughput ay nagiging problema din kapag ang trapiko ay maaari lamang dumaloy sa isang direksyon, na walang backup na plano kung ang isang node sa daan ay masira o masyadong masikip.
Noong dekada 90, nang mas mabilis ang Ethernet (100Mbit/sec. Ipinakilala ang Fast Ethernet noong 1995) at ang halaga ng isang Ethernet network (mga tulay, switch, paglalagay ng kable) ay naging mas mura kaysa Token Ring, nanalo ang Spanning Tree sa LAN topology wars at Token Mabilis na nawala ang singsing.
Paano Gumagana ang Spanning Tree
Ang Spanning Tree ay isang forwarding protocol para sa mga data packet. Ito ay isang bahagi ng traffic cop at isang bahagi ng civil engineer para sa network highway na dinadaanan ng data. Nakaupo ito sa Layer 2 (layer ng data link), kaya nababahala lamang ito sa paglipat ng mga packet sa kanilang naaangkop na patutunguhan, hindi kung anong uri ng mga packet ang ipinapadala, o ang data na naglalaman ng mga ito.
Ang Spanning Tree ay naging napakalaganap na ang paggamit nito ay tinukoy saIEEE 802.1D networking standard. Gaya ng tinukoy sa pamantayan, isang aktibong landas lamang ang maaaring umiral sa pagitan ng alinmang dalawang endpoint o istasyon upang gumana ang mga ito nang maayos.
Ang Spanning Tree ay idinisenyo upang alisin ang posibilidad na ang data na dumadaan sa pagitan ng mga segment ng network ay ma-stuck sa isang loop. Sa pangkalahatan, nalilito ng mga loop ang pagpapasahang algorithm na naka-install sa mga device sa network, na ginagawang hindi na alam ng device kung saan magpapadala ng mga packet. Maaari itong magresulta sa pagdoble ng mga frame o sa pagpapasa ng mga duplicate na packet sa maraming destinasyon. Maaaring maulit ang mga mensahe. Maaaring bumalik ang mga komunikasyon sa isang nagpadala. Maaari pa itong mag-crash sa isang network kung masyadong maraming mga loop ang magsisimulang mangyari, kumakain ng bandwidth nang walang anumang kapansin-pansing mga nadagdag habang hinaharangan ang ibang hindi naka-loop na trapiko mula sa paglusot.
Ang Spanning Tree Protocolpinipigilan ang pagbuo ng mga loopsa pamamagitan ng pagsasara ng lahat maliban sa isang posibleng pathway para sa bawat data packet. Ang mga switch sa isang network ay gumagamit ng Spanning Tree upang tukuyin ang mga root path at tulay kung saan maaaring maglakbay ang data, at functionally na isara ang mga duplicate na path, na ginagawang hindi aktibo at hindi magagamit ang mga ito habang may available na pangunahing path.
Ang resulta ay ang mga komunikasyon sa network ay tuluy-tuloy na dumadaloy sa kabila ng pagiging kumplikado o kalawak ng isang network. Sa isang paraan, ang Spanning Tree ay gumagawa ng mga solong landas sa pamamagitan ng isang network para sa paglalakbay ng data gamit ang software sa halos parehong paraan na ginawa ng mga network engineer gamit ang hardware sa mga lumang loop network.
Karagdagang Mga Benepisyo ng Spanning Tree
Ang pangunahing dahilan kung bakit ginagamit ang Spanning Tree ay upang alisin ang posibilidad ng pagruruta ng mga loop sa loob ng isang network. Ngunit may iba pang mga pakinabang din.
Dahil ang Spanning Tree ay patuloy na naghahanap at tinutukoy kung aling mga network path ang magagamit para sa mga data packet na lakbayin, maaari nitong makita kung ang isang node na nakaupo sa kahabaan ng isa sa mga pangunahing path ay na-disable. Ito ay maaaring mangyari sa iba't ibang dahilan mula sa isang pagkabigo ng hardware hanggang sa isang bagong configuration ng network. Maaari pa nga itong maging isang pansamantalang sitwasyon batay sa bandwidth o iba pang mga kadahilanan.
Kapag na-detect ng Spanning Tree na hindi na aktibo ang isang pangunahing path, mabilis itong makakapagbukas ng isa pang path na dati nang isinara. Pagkatapos ay maaari itong magpadala ng data sa paligid ng lugar ng problema, sa kalaunan ay itinalaga ang detour bilang bagong pangunahing landas, o ipadala ang mga packet pabalik sa orihinal na tulay sakaling maging available itong muli.
Habang ang orihinal na Spanning Tree ay medyo mabilis sa paggawa ng mga bagong koneksyon kung kinakailangan, noong 2001 ipinakilala ng IEEE ang Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). Tinukoy din bilang 802.1w na bersyon ng protocol, ang RSTP ay idinisenyo upang magbigay ng makabuluhang mas mabilis na pagbawi bilang tugon sa mga pagbabago sa network, pansamantalang pagkawala o ang tahasang pagkabigo ng mga bahagi.
At habang ipinakilala ng RSTP ang mga bagong gawi sa convergence ng landas at mga tungkulin ng bridge port upang mapabilis ang proseso, idinisenyo din ito upang maging ganap na pabalik na tugma sa orihinal na Spanning Tree. Kaya posible para sa mga device na may parehong bersyon ng protocol na gumana nang magkasama sa parehong network.
Mga Pagkukulang ng Spanning Tree
Habang ang Spanning Tree ay naging nasa lahat ng dako sa loob ng maraming taon kasunod ng pagpapakilala nito, may mga nagsasabing ito aydumating na ang oras. Ang pinakamalaking kasalanan ng Spanning Tree ay ang pagsasara ng mga potensyal na loop sa loob ng isang network sa pamamagitan ng pagsasara ng mga potensyal na pathway kung saan maaaring maglakbay ang data. Sa anumang partikular na network gamit ang Spanning Tree, humigit-kumulang 40% ng mga potensyal na path ng network ay sarado sa data.
Sa sobrang kumplikadong mga kapaligiran sa networking, tulad ng mga matatagpuan sa loob ng mga data center, kritikal ang kakayahang mag-scale up nang mabilis upang matugunan ang pangangailangan. Kung wala ang mga limitasyon na ipinataw ng Spanning Tree, ang mga data center ay maaaring magbukas ng mas maraming bandwidth nang hindi nangangailangan ng karagdagang networking hardware. Ito ay uri ng isang balintuna na sitwasyon, dahil ang mga kumplikadong kapaligiran sa networking ang dahilan kung bakit nilikha ang Spanning Tree. At ngayon, ang proteksyong ibinigay ng protocol laban sa pag-loop ay, sa isang paraan, pinipigilan ang mga kapaligirang iyon mula sa kanilang buong potensyal.
Ang isang pinong bersyon ng protocol na tinatawag na Multiple-Instance Spanning Tree (MSTP) ay binuo upang gumamit ng mga virtual LAN at paganahin ang higit pang mga network path na bukas nang sabay, habang pinipigilan pa rin ang pagbuo ng mga loop. Ngunit kahit na may MSTP, medyo ilang potensyal na landas ng data ang nananatiling sarado sa anumang partikular na network na gumagamit ng protocol.
Nagkaroon ng maraming hindi pamantayan, independiyenteng mga pagtatangka na pahusayin ang mga paghihigpit sa bandwidth ng Spanning Tree sa mga nakaraang taon. Bagama't ang mga taga-disenyo ng ilan sa kanila ay nagpahayag ng tagumpay sa kanilang mga pagsisikap, karamihan ay hindi ganap na tugma sa pangunahing protocol, ibig sabihin, ang mga organisasyon ay kailangang gamitin ang mga hindi pamantayang pagbabago sa lahat ng kanilang mga device o humanap ng ilang paraan upang payagan silang umiral kasama ang switch na tumatakbo sa karaniwang Spanning Tree. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga gastos sa pagpapanatili at pagsuporta sa maraming lasa ng Spanning Tree ay hindi katumbas ng pagsisikap.
Magpapatuloy ba ang Spanning Tree sa Hinaharap?
Bukod sa mga limitasyon sa bandwidth dahil sa pagsasara ng Spanning Tree ng mga landas ng network, walang gaanong pag-iisip o pagsisikap na inilalagay sa pagpapalit ng protocol. Bagama't paminsan-minsan ay naglalabas ang IEEE ng mga update upang subukan at gawin itong mas mahusay, palaging pabalik-balik ang mga ito sa mga kasalukuyang bersyon ng protocol.
Sa isang kahulugan, sinusunod ng Spanning Tree ang panuntunan ng "Kung hindi ito nasira, huwag ayusin." Independiyenteng tumatakbo ang Spanning Tree sa background ng karamihan sa mga network upang mapanatili ang daloy ng trapiko, maiwasan ang pagbuo ng mga crash-inducing loop, at pagruruta ng trapiko sa paligid ng mga trouble spot upang hindi malaman ng mga end user kung ang kanilang network ay nakakaranas ng pansamantalang mga pagkagambala bilang bahagi ng araw-araw nitong- araw na operasyon. Samantala, sa backend, ang mga administrator ay maaaring magdagdag ng mga bagong device sa kanilang mga network nang hindi masyadong iniisip kung makakapag-komunika sila o hindi sa natitirang bahagi ng network o sa labas ng mundo.
Dahil sa lahat ng iyon, malamang na ang Spanning Tree ay mananatiling magagamit sa maraming taon na darating. Maaaring may ilang menor de edad na pag-update paminsan-minsan, ngunit ang pangunahing Spanning Tree Protocol at lahat ng kritikal na tampok na ginagawa nito ay malamang na narito upang manatili.
Oras ng post: Nob-07-2023
