Projektowanie niezawodnej sieci
- Bronisław Piwowar,
- 01.04.1999
Mechanizm Spanning Tree
Mechanizm ten jest sprecyzowany w standardzie IEEE 802.1d. Działanie jego jest najogólniej mówiąc następujące: jeśli podstawowe (P) fizyczne połączenie (np. kabel UTP lub światłowód), zainstalowane między dwoma przełącznikami, pracuje poprawnie, to połączenie redundancyjne (R) jest zablokowane. Jeśli natomiast połączenie P ulegnie uszkodzeniu, to mechanizm Spanning Tree automatycznie rekonfiguruje sieć, tak aby rolę dotychczasowego połączenia podstawowego przejęło połączenie redundancyjne (R), a sieć -mimo uszkodzenia połączenia P - działała poprawnie. Pozostałe połączenia redundancyjne są zablokowane.
Powstaje podstawowe pytanie: dlaczego jest potrzebny mechanizm Spanning Tree? Rozpatrując rysunki 6-9, spróbujmy także odpowiedzieć na pytanie praktyczne: co by się stało, gdyby między dwoma poziomami przełączników wszystkie połączenia były równocześnie aktywne? Załóżmy, że stacja sieciowa SS<sub>I1</sub> (rys. 7) wysyła broadcast pojawiający się na wejściu przełącznika S<sub>I</sub>, co w konsekwencji powoduje wysłanie broadcastów do przełączników dystrybucyjnych S<sub>A</sub> i S<sub>B</sub>, które następnie wysyłają broadcasty do wszystkich swoich portów, a to w rezultacie powoduje, że broadcasty wracają do przełączników SII, SIII i SIV (rys. 8). W odpowiedzi (rys. 9) przełączniki S<sub>II</sub>, S<sub>III</sub> i S<sub>IV</sub> wysyłają broadcasty do wszystkich swoich portów, co powoduje, że broadcasty te są odbierane przez przełączniki S<sub>A</sub> i S<sub>B</sub>. Te ostatnie, używając połączeń P<sub>I</sub> i R<sub>I</sub>, przesyłają broadcasty z powrotem do przełącznika S<sub>I</sub> (rys. 10). W ten sposób powstaje niekończąca się pętla broadcastowa, krążąca między przełącznikami a stacjami sieciowymi. Jest to, oczywiście, niedopuszczalne.
Właśnie mechanizm Spanning Tree rozwiązuje ten problem automatycznie, zezwalając na istnienie tylko jednego aktywnego połączenia między przełącznikami i pozostawiając pozostałe trasy jako redundancyjne. Spanning Tree zwykle potrzebuje pewnego czasu, by dokonać przełączenia z połączenia podstawowego na redundancyjne. W małych sieciach zwykle przyjmuje się, że czas ten wynosi 50 sekund, chociaż najnowsze aktywne produkty sieciowe znacznie go skracają. W sieciach złożonych czas przełączania może być dłuższy.
Bardziej dociekliwym czytelnikom zalecamy zaznajomienie się ze standardem IEEE 802.1d.
Podstawowe (P) i redundancyjne (R)połączenia między przełącznikami muszą być wsparte przez mechanizm Spanning Tree (standard IEEE 802.1d) zapewniający, że zawsze tylko jedno z dwóch połączeń fizycznych jest aktywne. Jeśli uszkodzeniu ulega połączenie podstawowe, to sieć ulega rekonfiguracji - dotychczasowe połączenie podstawowe zostaje zablokowane, a połączenie redundancyjne - uaktywnione.
Paralelizm
Jak powiedziano wcześniej, Spanning Tree jest mechanizmem zapewniającym skuteczną redundancję połączeń między przełącznikami warstwy 2. Inną formą redundancji, odnoszącą się do połączeń między routerami działającymi w warstwie 3, jest paralelizm, czyli połączenia równoległe.