Мережеві петлі це кошмар. Ви створюєте надмірну топологію для забезпечення доступності, але випадково створюєте замкнутий контур. Раптово один кадр може нескінченно циркулювати та розмножуватися, доки не заб’є всю інфраструктуру. Це називається широкомовним штормом.
Це механізм відмови. Припустимо, що вузол B комутатора A повинен зв’язатися з вузлом A сегмента мережі B. Таблиця комутатора A не містить MAC-адресу вузла A. Отже, кадр розсилається (флудиться) з усіх портів, крім того, який він був отриманий. Кадр проходить через сегмент A до комутатора B і через сегмент C до комутатора C.
Комутатори B і C оновлюють свої таблиці пересилання, запам’ятовуючи розташування вузла B. Але вони ще знають, де знаходиться вузол A. Отже, кадр розсилається з інших портів. Кадр потрапляє у сегмент B.
Тепер розпочинається цикл. Комутатор B отримує кадри від комутатора C. Комутатор B немає поняття, що він щойно відправив цей кадр (чи навіть те, що він його відправляв). Ви стикаєтеся з кадрами, які не знаєте як обробити. Потім вони знову розсилаються. Те саме робить комутатор C. Комутатор A отримує дублікати даних з обох сторін та заповнює ними таблиці.
Результатом є експонентне зростання. 1 пакет став 2 пакетами. Два стали чотирма. 4 стали 8. Мережа насичується трафіком, що повторюється, всього за кілька секунд. Комутатор використовує всі цикли процесора обробки кадрів замість передачі даних. Мережа фактично вмирає.
Саме тому нам потрібний протокол Spanning Tree (STP). Не йдеться про збільшення пропускної спроможності. Йдеться про логіку. Йдеться про замикання контуру.
Розрив циклу
Рішення полягає не у видаленні зайвого кабелю. Це порушило б надмірність. Рішення полягає у логічному відключенні певних портів.
Протокол Spanning Tree (STP) запускає алгоритм, який знаходить найефективніший шлях до кожного сегмента мережі. Створюється деревоподібна структура з єдиним шляхом без петель від кореневого комутатора до всіх інших комутаторів. Усі зайві з’єднання блокуються. Вони залишаються активними і готові взяти на себе роботу, якщо основний шлях вийде з ладу, але вони не передають трафік користувача.
Без STP комутатор передбачає, що це шляхи припустимі. За допомогою STP ми погоджуємо, які шляхи є допустимими. Це протокол консенсусу. Він запобігає широкомовним штормам, забезпечуючи наявність тільки одного активного шляху між двома вузлами мережі.
Чому це важливо для вас
Ви можете подумати, що це стосується лише адміністраторів. Це негаразд. Якщо з’єднання Wi-Fi зникає або VoIP-дзвінки обриваються, поки ви переміщаєтеся по дому, причиною може бути петля або заблокований порт. Сучасні мережі дуже складні. Надмірність є нормою. Однак надмірність, яка не запобігає виникненню петель, — це бомба сповільненої дії.
STP еволюціонував. Оригінальний стандарт IEEE 802.1D був повільним. Для збіжності після збою потрібно 30-50 секунд. На робочих серверах це видається вічністю. Rapid Spanning Tree (RSTP, 802.1w) зменшує час збіжності до секунд. Multiple Spanning Tree (MSTP, 802.1s) покращує балансування навантаження між VLAN.
Але принцип залишається тим самим. Зупиніть цикл. Збережіть надмірність. Продовжуйте надсилати дані.
Якщо ви нещодавно не перевіряли конфігурацію свого комутатора, вам слід це зробити. Один неправильно налаштований порт може перетворити чисту мережу на зашумлену машину.
