लूपबैक नेटवर्क, या हमें एसटीपी की आवश्यकता क्यों है

समस्या का सार

एक नेटवर्क स्विच (उर्फ एक स्विच) के जीवन का उद्देश्य प्रेषक से प्राप्तकर्ता को लगातार पैकेट अग्रेषित करना है। काम का अनुकूलन करने के लिए, स्विच में तथाकथित शामिल हैं। एक सीएएम टेबल जिसमें उन उपकरणों के पते होते हैं जिनसे यह एक बार पैकेट प्राप्त करता था, और भौतिक पोर्ट नंबर जिनसे ये पैकेट प्राप्त हुए थे।

दूसरे शब्दों में, अगर स्विच को हाल ही में कंप्यूटर ए से पोर्ट 1 तक एक पैकेट प्राप्त हुआ, तो पत्राचार "कॉम्प। ए "->" पोर्ट 1 ", और कंप्यूटर ए को संबोधित किए गए आगे के पैकेट स्वचालित रूप से केवल पोर्ट 1 में भेजे जाते हैं, और कहीं नहीं, जो नेटवर्क बैंडविड्थ को बचाता है और निष्क्रिय ट्रैफ़िक इंटरसेप्टर्स को अप्रभावी बनाता है।

लेकिन प्रसारण पैकेट आने पर क्या करना चाहिए?
यह मान लेना तर्कसंगत है कि इस तरह के पैकेट सभी बंदरगाहों को भेजे जाते हैं , सिवाय इसके कि वे मूल रूप से कहां से प्राप्त किए गए थे ।
जो, एक निश्चित नेटवर्क विन्यास के साथ, बहुत दु: खद परिणाम ला सकता है ...

मान लीजिए कि कई स्विच जुड़े हुए हैं ताकि सिस्टम में बंद लूप बन जाएं।



यदि क्लाउड से स्विच 1 को प्रसारण पैकेट प्राप्त होता है तो क्या होगा? यह इसे प्रचारित करेगा और इसे पोर्ट 1, 2 और 3 में भेज देगा (पैकेट 4 पोर्ट से आया था, इसलिए इसे वापस नहीं भेजा जाएगा)। स्विच 2, पोर्ट 2 पर एक पैकेट प्राप्त करने के बाद, पोर्ट 1 और 3 पर इसकी प्रतियां भेजेगा। स्विच 3, पोर्ट 1 पर एक पैकेट प्राप्त कर रहा है, इसे पोर्ट 2 पर भेज देगा और 3 पर स्विच कर देगा। 4 को पोर्ट 3 पर एक पैकेट प्राप्त करने के बाद, इसे बंदरगाहों को भेज देगा। 1 और 2. उसके बाद, प्रत्येक कॉपी, डिवाइस से डिवाइस में ट्रांसफर की गई, एक ही स्कीम के अनुसार कई गुना अधिक हो जाएगी, जब तक कि वे कुल उपलब्ध बैंडविड्थ पर कब्जा न कर लें (या अपनी कार्यक्षमता खोने से पहले डिवाइस के दिमाग को हरा दें)।

लेकिन, एक ही समय में, नेटवर्क में "छोरों" के बिना करना बिल्कुल असंभव है, क्योंकि गलती सहिष्णुता एक अच्छे नेटवर्क की सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति है। यही है, किसी भी दो महत्वपूर्ण नेटवर्क नोड्स के बीच (मैं एक सामान्य उपयोगकर्ता के कंप्यूटर को ध्यान में नहीं रखता हूं) एक चैनल या मध्यवर्ती डिवाइस की विफलता के मामले में एक से अधिक भौतिक पथ होना चाहिए। और इसका मतलब है कि छोरों।

बचाव के लिए एस.टी.पी.

उपरोक्त वर्णित "प्रसारण तूफान" की समस्या को स्विच पर एसटीपी प्रोटोकॉल (या इसके एक्सटेंशन में से एक) लॉन्च करके हल किया जाता है।

स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल, या फैली हुई ट्री प्रोटोकॉल, नेटवर्क को "ट्री-लाइक" उपस्थिति - मूल और "शाखाओं" से बाहर ले जाती है। स्विच में से एक "रूट" (रूट ब्रिज) बन जाता है, फिर अन्य सभी अपने सभी बंदरगाहों की जड़ तक पहुंचने की "लागत" (लागत) की गणना करते हैं, जिसमें यह क्षमता है (जो वास्तव में, कहीं दूर वापस लूप हो जाता है), और अक्षम करें सभी गैर-इष्टतम लिंक। इस प्रकार, "लूप" को तोड़ना। यदि भविष्य में एक नेटवर्क विफलता होती है और "रूट" एक कार्यशील पोर्ट के माध्यम से अचानक पहुंच से बाहर है, तो पहले से अवरुद्ध लोगों में से सबसे अच्छा चालू हो जाएगा और संचार बहाल हो जाएगा।

और अब और अधिक विस्तार से

STP का मुख्य "वर्कहॉर्स" ब्रिज प्रोटोकॉल डेटा यूनिट उर्फ ​​BPDU हैं। ये पैकेट हैं - "जांच", स्विच द्वारा भेजे गए, और खुद में समाहित:
1) रूट स्विच पहचानकर्ता (रूट आईडी);
2) पैकेट (ब्रिज आईडी) का गठन करने वाले स्विच की पहचानकर्ता;
3) दूसरे से पहली (लागत) तक पथ की लागत;
4) जिस बंदरगाह से BPDU को उखाड़ा गया था।

मान लीजिए कि नेटवर्क अभी चालू किया गया है। स्विच एक दूसरे के बारे में कुछ भी नहीं जानते हैं। आपको एक दूसरे को खोजने और चुनने की ज़रूरत है कि कौन पेड़ की "जड़" बन जाएगा। एक साथ स्विच सभी BPDU बंदरगाहों में डालना शुरू करते हैं, जहां वे किसी प्रियजन की "जड़" (रूट आईडी = ब्रिज आईडी) का संकेत देते हैं।

एसटीपी इस तरह से काम करता है कि यह सबसे कम ब्रिज आईडी के साथ "रूट चुनाव" स्विच जीतता है, जिसमें दो भाग होते हैं: 2-बाइट प्राथमिकता (डिफ़ॉल्ट रूप से 32768) और स्विच का मैक पता। इस प्रकार, यदि कोई सेटिंग नहीं की गई थी, और सभी में समान प्राथमिकताएं हैं, तो सबसे छोटा मैक एड्रेस वाला स्विच जीत जाएगा। एक बहुत ही गैर-शून्य संभावना है कि यह संगठन में सबसे पुराना (और शायद सबसे कम प्रदर्शन) स्विच होगा, एक तार्किक परिणाम के साथ ... इसके बारे में मत भूलना, दोस्तों। प्राथमिकताएँ निर्धारित करें!

इसलिए, सबसे निचली आईडी के साथ स्विच बीपीडीयू स्वीकार किए गए कामरेडों की उपेक्षा करता है और अपनी लाइन को मोड़ना जारी रखता है - अपने बीपीडीयू को हर 2 सेकंड में भेजें, ठीक उसी तरह जैसे पहले वाला। वह टोपोलॉजी का "मूल" है, वह अपने बंदरगाहों को डिस्कनेक्ट नहीं करेगा।
लेकिन बाकी, अपने ब्रिज आईडी से कम रूट आईडी मूल्य के साथ बीपीडीयू प्राप्त करने के बाद, समझते हैं कि "रूट" कहीं है। वे अपने BPDU को बाहर भेजना बंद कर देते हैं। अब से, वे बस "रूट" स्विच के बीपीडीयू को रिले करते हैं, ब्रिज आईडी के लिए खुद को प्रतिस्थापित करते हैं, और "रूट" तक पहुंचने के "लागत" को प्राप्त करते हैं (प्राप्त बीपीडीयू में अपने हिस्से को जोड़ते हुए)।

मूल्य का मान पूरी तरह से उस इंटरफ़ेस की गति पर निर्भर करता है जिसमें से BPDU आया था, और रुचि रखने वालों द्वारा देखा जा सकता है, उदाहरण के लिए, यहाँ ।

जिस पोर्ट से बीपीडीयू को सर्वोत्तम लागत प्राप्त हुई थी, उसे रूट पोर्ट कहा जाता है, यह हमेशा काम करता है। उन बंदरगाहों से जहां सबसे खराब लागत के साथ रूट BPDUs प्राप्त होते हैं, स्पष्ट रूप से छोरों की ओर ले जाते हैं, जिनसे आपको छुटकारा पाने की आवश्यकता होती है। ऐसे लिंक एक तरफ स्विच द्वारा अवरुद्ध किए जाते हैं जिनकी ब्रिज आईडी कम है। लेकिन वे पूरी तरह से अवरुद्ध नहीं हैं, क्योंकि हमें विफलता की स्थिति में उन्हें जीवन में वापस लाने में सक्षम होने की आवश्यकता है। ऐसे लिंक में BPDU को भेजा और प्राप्त किया जाना जारी है।
यदि ब्रिज आईडी दोनों पैकेटों में समान है (उदाहरण के लिए, स्विच एक से अधिक केबल से जुड़े हुए हैं), तो कम भेजने वाले पोर्ट नंबर से जीत होगी (Fa0 / 1 Fa0 / 2 पर जीत जाएगी)।

बंदरगाहों के प्रकार

802.1d मानक द्वारा परिभाषित क्लासिक एसटीपी में, पोर्ट निम्नानुसार हो सकते हैं:

1) रूट पोर्ट - रूट की ओर जाता है, भाइयों के बीच सबसे कम लागत है, शामिल है।
2) नामित पोर्ट - "रूट" की ओर नहीं जाता है, लेकिन कुछ नेटवर्क सेगमेंट में, यह काम करता है।
स्पष्ट कारण के लिए, "रूट" स्विच में एक भी रूट पोर्ट नहीं है। इसके सभी पोर्ट निर्दिष्ट हैं।
3) अवरुद्ध बंदरगाह - रूट की ओर जाता है और सबसे अच्छी पथ लागत होती है। BPDU को छोड़कर सभी ट्रैफ़िक के लिए अवरुद्ध। दूसरी ओर, इस लिंक में एक काम करने वाला निर्दिष्ट पोर्ट है।

राज्यों और संक्रमण

लेकिन सबसे दिलचस्प बात बंदरगाहों की स्थिति है। ऊपर, मैंने उन्हें केवल 2 से विभाजित किया - यह काम करता है या अवरुद्ध है। वास्तव में, उनमें से अधिक हैं, इस सरल कारण के लिए कि एसटीपी का काम एक तात्कालिक चीज नहीं है, इसमें समय लगता है। और नेटवर्क में एक तूफान बनाने के लिए एक बहुत तेज़ व्यवसाय है। इसलिए, "बचने के लिए", इसलिए बोलने के लिए, पोर्ट प्रक्रिया में राज्यों की एक श्रृंखला से गुजरते हैं।

1) सुनना - पोर्ट चालू हो गया (केबल / दी गई शक्ति अटक गई)।
ट्रैफ़िक को प्रसारित करना डरावना है - अगर यह एक लूप है तो क्या होगा? इसलिए, BPDU को छोड़कर कोई भी ट्रैफ़िक प्रेषित नहीं किया जाता है । हम रूट की तलाश कर रहे हैं, हम सोच रहे हैं कि कौन से पोर्ट काम करेंगे।
अवधि - डिफ़ॉल्ट रूप से 15 सेकंड, स्विच पर डायोड नारंगी झपकाता है।
२) सीखना
यह अभी भी ट्रैफ़िक को प्रसारित करने के लिए डरावना है, लेकिन स्विच पहले से ही बीपीडीयू के अलावा पैकेट स्वीकार कर रहा है, यह सीएएम तालिका में मैक पते को याद करता है।
अवधि डिफ़ॉल्ट रूप से 15 सेकंड है।
३) फॉरवर्ड करना
दीपक एक हर्षित हरे रंग में निमिषित हुआ, बंदरगाह काम कर रहा है और डेटा संचारित कर रहा है।
4) अवरुद्ध / अक्षम
खैर, सब कुछ नाम से स्पष्ट है। या तो लिंक को निष्क्रिय करना था ताकि लूप न बनाया जाए, या पोर्ट प्रशासनिक रूप से अक्षम हो।

कृपया ध्यान दें कि डेटा ट्रांसफर की शुरुआत में पोर्ट चालू होने से कम से कम 30 सेकंड का समय बीत जाता है। फास्ट-लोडिंग कंप्यूटर (या आईपी-फोन पोर्ट में प्लग) के मामले में, यह एक समस्या पैदा कर सकता है। (पोर्टफ़ास्ट मोड सक्षम करके किया गया है, लेकिन यह एक और बातचीत के लिए एक विषय है।)

एक नेटवर्क की विफलता की स्थिति में, कहीं बीपीडीयू जहां जाते थे, वे जाना बंद कर देते हैं। और ब्लॉक किए गए पोर्ट, जो अब सबसे अच्छा BPDU प्राप्त करते हैं, एक टाइमआउट (20 सेकंड) की प्रतीक्षा करने के बाद, सुनियोजित - लर्निंग - फ़ॉरवर्डिंग स्टेट चेन (+30 सेकंड) को पास करते हुए, नामित मोड में आ जाते हैं।
इस प्रकार, नेटवर्क स्वास्थ्य को बहाल करने में 50 सेकंड तक का समय लग सकता है। लेकिन, आपको स्वीकार करना चाहिए, सामान्य रूप से विफलता के बाद यह अक्षमता से बहुत बेहतर है।

और अंत में

इसके बाद, एसटीपी के नुकसान, जिसका मैंने उल्लेख किया (नेटवर्क की धीमी वसूली), और जिसका मैंने उल्लेख नहीं किया था, प्रोटोकॉल द्वारा विस्तार से हल किया गया था।
संक्षेप में उन पर विचार करें।

1) RSTP (रैपिड, फास्ट)

यह एक असफल रूट पोर्ट ("सर्वश्रेष्ठ" की डिग्री में दूसरा स्थान) के प्रतिस्थापन के लिए उम्मीदवार की स्मृति में संग्रहीत करता है, और सभी टाइमर के इंतजार के बिना, इसे बहुत तेज़ी से स्विच करने में सक्षम है। रूट पोर्ट पर एक पंक्ति में 3 BPDUs नहीं मिले? बिना ज्यादा सोचे समझे स्विच करना।

2) पीवीएसटी + (प्रति वीएलएएन, वीएलएएन)

पूरे लिंक को क्यों ब्लॉक करें? संसाधनों की बर्बादी! आइए प्रत्येक वीएलएएन की अपनी स्वतंत्र एसटीपी टोपोलॉजी के लिए गणना करें। इस प्रकार, एक वीएलएएन के लिए, कुछ लिंक अवरुद्ध हो जाएंगे, और दूसरे के लिए - अन्य। कानून का सम्मान किया जाता है और लाभ निश्चित हैं। उसी समय, वीएलएएन नंबर को भेजे गए बीपीडीयू ... प्राथमिकता में संग्रहीत किया जाता है। 12 कम-ऑर्डर बिट्स वीएलएएन नंबर को सौंपे जाते हैं, और 4 उच्च-ऑर्डर बिट्स को प्राथमिकता दी जाती है, वास्तव में 4096 की वेतन वृद्धि में इस स्थिति में केवल 16 कानूनी मूल्य हैं। VLAN 3 के लिए डिफ़ॉल्ट प्राथमिकता क्षेत्र इस प्रकार 32768 + 3 = 32771 होगा।

3) रैपिड पीवीएसटी

सिस्को मालिकाना, पहले दो के गुणों को जोड़ती है।

4) MSTP (बहु)

PVST + अच्छा है, इसमें कोई शक नहीं, लेकिन अगर हमारे पास 9000 से अधिक VLAN हैं तो क्या होगा? उनमें से प्रत्येक के लिए टोपोलॉजी का विविधीकरण प्रोसेसर को बहुत लोड कर सकता है। और क्या यह आवश्यक है कि हम प्रत्येक प्राप्त टोपोलॉजी को ठीक करने में शामिल न हों? MST आपको तथाकथित में VLANs के समूह की अनुमति देता है उदाहरण (सेट), इन के लिए पहले से ही टोपोलॉजी की गणना, बड़ी संरचनाएं।

लिखने की प्रक्रिया में

सिर में विकिपीडिया और शेष CCNA पाठ्यक्रम के ज्ञान का उपयोग किया गया था।