Кіріспе

Ethernet желілері үшін циклсыз логикалық топология құратын желілік протокол.

Көптік аралық ағаш протоколы (MSTP) және алгоритмі, кез келген виртуалды желіде (VLAN) қарапайым және толық байланысты қамтамасыз етеді, бұл көпшілік жергілікті желіде (LAN) қолданылады. MSTP көпшілік протокол деректері бірлігін (BPDU) пайдаланып, аралық ағашқа үйлесімді құрылғылар арасында ақпарат алмасады, соның арқасында әрбір көптік аралық ағаш инстанциясында (MSTI) және ортақ және ішкі аралық ағашта (CIST) циклдардың пайда болуын болдырмай, белсенді және бұғатталған жолдарды таңдайды. Бұл Spanning Tree протоколында (STP) резервтік байланыстарды қолмен қосу және коммутациялық циклдардың қаупінен құтылу қажеттілігін жояды. Сонымен қатар, MSTP әртүрлі VLAN-тарға тағайындалған кадрлардың/пакеттердің әрқайсысы дербес MSTI негізінде, жергілікті желілерден (LAN) және MST көпiрлерiнен тұратын MST аймақтарында бөлек жолдармен жүруіне мүмкіндік береді. Бұл аймақтар мен басқа көпiрлер мен LAN-дар бiр жалпы аралық ағашқа (CST) қосылады.

Тарих және мотивация

Ол бастапқыда IEEE 802.1s стандартында 802.1Q, 1998 жылғы нұсқасына енгізілген түзету ретінде анықталды, кейіннен IEEE 802.1Q 2005 стандартына қосылды және Radia Perlman-ның Spanning Tree Protocol (STP) және Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) протоколдарының кеңейтілген немесе дамытылған нұсқасы екенін нақты көрсетеді. Ол Cisco Systems-тің Multiple Instances Spanning Tree Protocol (MISTP) протоколымен кейбір ортақ белгілері бар, бірақ арасында айырмашылықтар да бар. Бастапқы STP және RSTP физикалық байланыс деңгейінде жұмыс істейді, артық жолдар болғанда көпірлік циклдардың пайда болуын болдырмайды. Бірақ, егер LAN VLAN trunking арқылы виртуалдандырылса, әрбір физикалық байланыс бірнеше логикалық байланысты білдіреді. Физикалық байланысты тоқтату оның барлық логикалық байланыстарын тоқтатады және барлық трафикті қалған физикалық байланыстар арқылы жүргізуге мәжбүрлейді. Артық байланыстарды пайдалану мүмкін болмайды. Сонымен қатар, егер желі дұрыс жоспарланбаса, физикалық деңгейде артық көрінетін байланыстар әртүрлі VLAN-дарды қосу үшін қолданылуы мүмкін, ал олардың кез келгенін тоқтату бір немесе бірнеше VLAN-дардың үзілуіне және дұрыс емес маршруттарға әкелуі мүмкін. Оның орнына, MSTP әртүрлі VLAN-дар немесе VLAN топтары үшін баламалы spanning tree-лерді пайдалануға мүмкіндік беру арқылы баламалы жолдарды тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді.

Көптік аралық ағаштар (MSTI)

MSTP VLAN-дарды топтастыруға және әртүрлі жайылмалы ағаш инстанцияларына бейімдеуге мүмкіндік беретіндіктен, барлық VLAN-дар бірдей жайылмалы ағашты пайдаланатын VLAN-дардың тобын немесе жиынтығын анықтау қажеттігі туындайды, осыны біз MSTI деп білеміз. Әрбір инстанция эксклюзивті VLAN-дар жинағы үшін жалғыз алға жіберу топологиясын анықтайды, ал STP немесе RSTP желілерінде барлық VLAN-дарды қамтитын бүкіл желі үшін тек бір жайылмалы ағаш инстанциясы болады. Аймаққа мыналар кіре алады: Ішкі жайылмалы ағаш инстанциясы (IST): кез келген MST аймағындағы әдепкі жайылмалы ағаш инстанциясы. Осы IST инстанциясындағы барлық VLAN-дар бір жайылмалы ағаш топологиясына сәйкес келеді, бұл кез келген екі түйін арасында тек бір алға жіберу жолын қамтамасыз етеді. Сондай-ақ, ол арнайы MSTI-ге тағайындалмаған кез келген VLAN конфигурацияланған коммутаторлар үшін түбірлік коммутаторды қамтамасыз етеді. Көптік жайылмалы ағаш инстанциясы (MSTI): IST-ден айырмашылығы, бұл инстанция түрі оған арнайы тағайындалған барлық статикалық VLAN-дарды қамтиды және кемінде бір VLAN-ды қамтуы керек. Әрбір MSTI-де бірнеше VLAN болуы мүмкін, бірақ әрбір VLAN тек бір MSTI-мен байланысты болуы мүмкін.

MSTP көпірлік протоколы деректері бірліктері (BPDU)

Оның негізгі қызметі – MSTP-ге тиісті CIST және әрбір MSTI үшін өзінің тамырлық көпірлерін таңдауға мүмкіндік беру. MSTP өзінің шкалалық ағаш ақпаратының барлығын бір BPDU форматында қамтиды. Бұл LAN желілерінде әрбір VLAN үшін шкалалық ағаш ақпаратын жеткізуге қажетті BPDU санын азайту ғана емес, сонымен қатар RSTP (және нәтижесінде классикалық STP) протоколдарымен кері үйлесімділікті де қамтамасыз етеді. BPDU-дың жалпы форматы IEEE 802.1D, 2004 стандартында анықталған 1-ден 36-ға дейінгі октеттерден тұратын ортақ бөлігін қамтиды, одан кейін CIST-ке тән компоненттер (37-ден 102-ге дейінгі октеттер) келеді. Әрбір MSTI-ге тән компоненттер осы BPDU дерек блогына қосылады. BPDU кестесі туралы ақпарат және STP BPDU-лары MSTP BPDU форматының толық сипаттамасын көрсетеді, сондай-ақ STP және RSTP сияқты бұл протоколдың ескі немесе басқа нұсқаларында осы объектінің қалай құрылғандығы туралы қосымша ақпаратты ұсынады, оның үйлесімділігін сақтай отырып.

Протоколдық операция

MSTP әрбір VLAN үшін екі түйін арасында кем дегенде бір дерек жолы бар, дерек тізбектерін жою мақсатында бір ғана кеңейтілген ағашты белсенді топологиямен конфигурациялайды. Ол алгоритмнің дұрыс жұмыс істеуіне қажетті әртүрлі "объектілерді" анықтайды. Әртүрлі VLAN-дағы көпірлер өз конфигурацияларын басқа көпірлерге MST конфигурациялық идентификаторын пайдаланып, берілген VID-термен (VLAN ID) кадрларды әртүрлі MSTI-ге бөлу үшін жариялай бастайды. CIST құру үшін басымдық векторы қолданылады, ол барлық көпірлер мен LAN-дарды Bridged LAN-да байланыстырады және әр аймақтағы жолдар әрқашан аймақтан тыс жолдарға қарағанда басым болады. Сонымен қатар, MSTI басымдық векторы бар, ол әрбір аймақтағы кез келген MSTI үшін детерминистік және тәуелсіз басқарылатын белсенді топология құруға қажетті ақпаратты қамтиды. Әр көпірдің жүргізетін салыстырулары мен есептеулері әр порт үшін CIST басымдық векторын таңдайды (басымдық векторларына, MST конфигурациялық идентификаторларына және әрбір қабылдау портына байланысты жол құнының өсуіне негізделген). Бұл бір көпірдің Bridged LAN-ның CIST түбірі ретінде таңдалуына әкеледі; содан кейін әрбір көпір мен LAN үшін түбірге дейінгі ең төменгі құнды жол анықталады (осылайша тізбектердің пайда болуына жол бермей және VLAN-дар арасындағы толық байланысты қамтамасыз етеді). Содан кейін, әр аймақта түбірге дейінгі ең төменгі құнды жолы басқа бірдей MST конфигурациялық идентификаторы бар көпірден өтпейтін көпір сол аймақтың CIST аймақтық түбірі ретінде анықталады. Керісінше, түбірге дейінгі ең төменгі құнды жолы сол MST конфигурациялық идентификаторын пайдаланатын көпір арқылы өтетін әрбір көпір сол көпірмен бірдей MST аймағында екендігі анықталады. Қорыта айтқанда, MSTP аймақ туралы ақпарат пен конфигурацияға қатысты BPDU-да қосымша ақпаратты кодтайды, осы хабарламалардың әрқайсысы әрбір инстанция үшін кеңейтілген ағаш туралы ақпаратты жеткізеді. Әрбір инстанцияға бірнеше конфигурацияланған VLAN-дар тағайындалуы мүмкін, осы VLAN-дарға тағайындалған кадрлар (пакеттер) MST аймағында болғанда осы кеңейтілген ағаш инстанциясында жұмыс істейді. Әрбір BPDU-да бүкіл VLAN-дың кеңейтілген ағашқа бейімделуін жеткізуден аулақ болу үшін көпірлер өздерінің VLAN-дарының MD5 дайджестін MSTP BPDU-дағы инстанция кестесіне кодтайды. Бұл дайджест басқа MSTP көпірлерімен бірге басқа әкімшілік түрде конфигурацияланған мәндермен бірге көрші көпірдің өзімен бірдей MST аймағында екенін анықтау үшін қолданылады.

Ортақ ішкі аралық ағаш порттары

Тамыр: Көпірден өңірлік тамыр арқылы CIST тамырына дейінгі ең төмен құнмен жүретін жолды қамтамасыз етеді. Тағайындалған: Қосылған ЖСА-дан көпір арқылы CIST тамырына дейінгі ең арзан жолды қамтамасыз етеді. Балама немесе резервтік: Егер басқа көпірлер, көпір порттары немесе ЖСА-лар істен шықса немесе жойылса, қосылысты қамтамасыз етеді.

Бірнеше шабақты ағаш инстанциясы порттары

Түбір: Көпірден МТИ аймақтық түбіріне дейінгі ең төмен құн жолын қамтамасыз етеді. Тағайындалған: Қосылған ЖСА-дан Көпір арқылы аймақтық түбірге дейінгі ең төмен құнды жолды қамтамасыз етеді. Master: Аймақты CIST түбірінен тысқары орналасқан түбірге қосылуды қамтамасыз етеді. CIST аймақтық түбірі үшін CIST түбір порты болып табылатын Көпір порты, барлық MSTI үшін Master порты болып табылады. Балама немесе резервтік: Басқа Көпірлер, Көпір порттары немесе ЖСА-лар істен шыққан немесе жойылған жағдайда қосылысты қамтамасыз етеді.

RSTP үйлесімділігі

MSTP арнайы STP және RSTP протоколдарымен үйлесімді және қосымша операциялық басқаруды қажет етмейтіндей етіп жасалған. Бұл RSTP негізіндегі өлшемдер жиынтығының (IEEE Std 802.1D, 2004 Edition 17-тармақ) арқасында мүмкін болады, ол әртүрлі VLAN-дарға тағайындалған кадрлардың MST аймақтарында әртүрлі жолдармен жіберілуін қамтамасыз етеді. Екі протокол да CIST Root Bridge-ті таңдау (IEEE Std 802.1D, 2004 Edition, 17.3.1-дегі бірдей негізгі алгоритм қолданылады, бірақ MST аймақтарында кеңейтілген басымдық векторлық компоненттері бар), MSTI Root Bridge-ті таңдау және әр MSTI үшін порт рөлдерін есептеу сияқты мәселелерде ортақ. CIST қолданатын порт рөлдері STP және RSTP-дегідей (Мастер Порттан басқа), сондай-ақ әр портқа байланысты күй айнымалылары да ортақ. Одан әрі, олар кейбір кемшіліктерді де бөліседі, мысалы, MSTP екі LAN сегментін көпірлерден басқа құрылғылар арқылы қосудан туындаған уақытша циклдардан қорғай алмайды, бұл құрылғылар көпірлердің MAC ішкі қабатының қызметтерін қолдау үшін көрінбей жұмыс істейді. Жоғарыда айтылғандардың бәрін ескере отырып, MSTP RSTP көпірлерімен толық үйлесімді деген қорытындыға келуге болады, MSTP BPDU RSTP көпірі үшін RSTP BPDU ретінде қабылданады. Бұл конфигурацияны өзгертусіз RSTP көпірлерімен үйлесімділікті қамтамасыз етумен қатар, MSTP аймағынан тыс RSTP көпірлері аймақты, аймақтағы MSTP көпірлерінің санына қарамастан, жалғыз RSTP көпірі ретінде көреді.

Протоколдың конфигурациясы

Бұл бөлім негізінен кез келген пайдаланушыға Cisco құрылғыларында MSTP желісін дұрыс конфигурациялау жолын көрсетуге арналған.

MSTP-ны баптау алдында

VLAN-дарды конфигурациялап, оларды коммутатор порттарымен байланыстырғаныңызды анық тексеріңіз, содан кейін: MSTP аймақтарын, нұсқау деңгейін және инстанцияларын анықтаңыз; қандай VLAN-дар мен коммутатор порттарының қай MSTI-ге тиесілі екенін және соңында, әрбір MSTI үшін бас көпірлер болатын құрылғыларды анықтаңыз.

Альтернативті бірнеше аралық ағашты протокол (AMSTP)

Бұл хаттаманың алғашқы нұсқасы ұсынылды. AMSTP – ядродағы әрбір шеттік көпірде тамырланған, кадрларды жіберу үшін қолданылатын қарапайым бір ағаш мысалы.

Протоколдық операция

Бұл ағаштарды орнату үшін AMSTP бір негізгі ағашқа сенеді, ол желіде әрбір коммутатор үшін біреуі құрылғанға дейін инстанцияларды (Алмас бірнеше аралық ағаш инстанциялары – AMSTI деп аталады) алу үшін қолданылады. Негізгі ағашты құру процесі RSTP-дегідей болады. Қорыта айтқанда, ең алдымен Root Bridge ретінде көпір таңдалуы керек (бұл желідегі әрбір коммутатордан BPDU-ларды белгілі бір уақыт интервалымен, әр "Hello Time" сайын жіберіп, ең төменгі Bridge ID-ді таңдау арқылы жүзеге асырылады). Содан кейін әрбір коммутатор Root Bridge-ге дейінгі өзінің бағасын есептейді, ал кейін root порттары ең жақсы BPDU-ны қабылдайтын портты таңдау арқылы анықталады, яғни root bridge-ге ең төменгі жол бағасын хабарлайтын портты таңдау керек.

БПДБ

AMSTP BPDU-лары STP-мен бірдей жергілікті көп тарату протоколы мекенжайларын пайдаланады және MSTP BPDU-ларына ұқсас құрылымға ие, себебі екеуі де негізінен негізгі BPDU-дан және бірнеше AM тіркелгісінен тұрады, бұл RSTP және STP стандартты протоколдарымен толық кері үйлесімділікті қамтамасыз етеді. Әрбір AM тіркелгісі нақты ағаш мысалын (AMSTI) келісу үшін қолданылатын деректерді қамтиды. Таңдалған түбірлік көпірден басқа, әрбір ABridge өзінің жайылған ағаш мысалдары үшін AM тіркелгісін жасайды. Олар көршілес коммутаторлардың қосылған порттары арқылы әрбір ағаш мысалының өту кезеңдерін ұсыныс/келісім механизмімен келісу үшін қолданылады.

КӨНЕКТЕР

Бұл протокол желіні пайдалану тиімділігі мен маршруттың ұзындығына баса назар аударады. Сондықтан ол MSTP протоколының жеңілдетілген және өзін-өзі конфигурациялайтын түрі – AMSTP протоколын қолданады. Абридждерді екі деңгейлі коммутаторлардың иерархиясы ретінде сипаттауға болады, онда тәуелсіз жылдам араласқан ағаш протоколдарымен жұмыс істейтін желілік аралдар, аралдық түбірлік көпірлер (Абридждер) құратын ядро арқылы байланысады. Бұрын айтылғандай, бұл протокол тиімділікке бағытталған, себебі AMSTP ядролық желіде оңтайлы маршруттарды қамтамасыз етуге және аралдық желілерде трафикті тиімді жинақтау үшін RSTP-ні пайдалануға қабілетті. Оның конвергенция жылдамдығы RSTP және MSTP жылдамдықтарымен тең.

Сәулет

Abridges протоколының мүмкіндіктерін жақсарту мақсатында, сегментациялау сілтеме қабатында жүзеге асырылатын екі деңгейлі иерархиялық сілтеме қабаты инфрақұрылымы ұсынылады. Ядро негізінен Abridges (AMSTP-ді қолданатын көпірлер) құрамынан тұрады және "кіру қабаты" деп аталатын жапырақ желілеріне қосылуын бақылайды. Сонымен қатар, осы кіру желілерінің әрқайсысы, сондай-ақ "аралдар" деп аталатын, бір немесе бірнеше Abridges-ке қосылған STP қолданатын екінші деңгейлі қосалқы желі болады.

Протоколдық операция

Әрбір аралдың немесе кіру желісінің ішінде бір көпір автоматты түрде Басты Көпір ретінде таңдалады, бұл көпір шлюз ретінде жұмыс істейді, өзектен аралға және керісінше кадрларды жіберуге мүмкіндік береді. Осы шлюз функцияларын бір ғана Abridge орындайды, бірақ көптеген құрылғылар қосылуы мүмкін. 802.1D көпірлерінің арасындағы және стандартты 802.1D көпірлері мен ABridges арасындағы байланысқа тікелей қосылыс қажет емес. Аралдағы хосттан ARP кадрын алған ABridge, сол хосттың бұрынғыда аралдық ABridge арқылы тіркелгенін анықтау үшін ARP серверінен сұрайды, осылайша мақсаттағы аралды біледі. Бұл сервер IP-адресті MAC-адреске шамамен сәйкестік және аралдық ABridge ID-ін сақтайды. ARP серверлері қызмет көрсететін IP-адрестердің қысқа хештеуі бойынша тең нәтижеге негізделген жүктемені бөліседі. Өзектің өзі конфигурацияланады және бұл операция барлық хосттар мен аралдардағы стандартты коммутаторлар үшін көрінбейді.

АРП және АБридж қарары

Кез келген екінші қабат протоколы сияқты, ABridges та бір LAN немесе VLAN желісіндегі IP-адреске сәйкес келетін сілтемелік қабат адресін алу үшін ARP хабарларын таратуды пайдаланады. Сондықтан, желіні артық жүктемеден қорғау ең маңызды мәселе болып табылады; осы хабарламалық трафикті шектеу үшін таратылған жүктемелі ARP серверлерін пайдалану ұсынылады, бірақ оның қолданылуы міндетті емес.