Построение активной топологии связующего дерева

Для построения устойчивой активной топологии с помощью протокола STP необходимо с каждым коммутатором сети ассоциировать уникальный идентификатор моста (Bridge ID), а с каждым портом коммутатора ассоциировать стоимость пути (Path Cost) и идентификатор порта (Port ID).

Процесс вычисления связующего дерева начинается с выбора корневого моста (Root Bridge), от которого будет строиться дерево. В качестве корня дерева выбирается коммутатор с наименьшим значением идентификатора моста. Идентификатор моста – это 8-байтное поле, которое состоит из 2-х частей: приоритета моста (2 байта), назначаемого администратором сети, и МАС-адреса блока управления коммутатора (6 байт). При сравнении идентификаторов двух коммутаторов, сначала сравниваются значения приоритетов. Корневым мостом становится коммутатор с наименьшим значением приоритета. Если они одинаковы (по умолчанию приоритет равен 32768), то корневой мост определяется по наименьшему МАС-адресу.

Для того чтобы в качестве корневого моста было выбрано определенное устройство (исходя из структуры сети), администратор может вручную назначить соответствующему коммутатору наименьший приоритет.

Второй этап работы STP – выбор корневых портов (Root Port).

Когда процесс выбора корневого моста завершен, оставшиеся коммутаторы сети определяют стоимость каждого возможного пути от себя до корня дерева. Стоимость пути рассчитывается как суммарное условное время на передачу данных от порта данного коммутатора до порта корневого моста. Условное время сегментарассчитывается, как время передачи одного бита информации через канал с определенной полосой пропускания. Стоимости пути по умолчанию для каждого канала определены в стандарте IEEE 802.1D-1998.

Сравнив стоимости всех возможных маршрутов до корня, каждый коммутатор выбирает среди них один с наименьшим значением стоимости. Порт, соединяющий коммутатор с этим маршрутом, становится корневым портом. В случае если минимальные стоимости пути нескольких маршрутов окажутся одинаковыми, корневым портом станет порт, имеющий наименьшее значение идентификатора порта.

Третий шаг работы STP – определение назначенных портов (Designated Port).

Каждый сегмент в коммутируемой сети имеет один назначенный порт. Этот порт функционирует как единственный порт моста, т.е. принимает пакеты от сегмента и передает их в направлении корневого моста через корневой порт данного коммутатора. Коммутатор, содержащий назначенный порт для данного сегмента, называется назначенным мостом (Designated Bridge) этого сегмента.Назначенный порт сегмента определяется путем сравнения значений стоимости пути всех маршрутов от данного сегмента до корневого моста. Им становится порт, имеющий наименьшее значение стоимости, среди всех портов, подключенных к данному сегменту. Если минимальные значения стоимости пути окажутся одинаковыми у двух или нескольких портов, то для выбора назначенного порта сегмента STP принимает решение на основе последовательного сравнения идентификаторов мостов и идентификаторов портов.

У корневого моста все порты являются назначенными, а их расстояние до корня полагается равным нулю. Корневого порта у корневого моста нет.

После выбора корневых и назначенных портов все остальные порты коммутаторов сети переводятся в состояние Blocking (Блокировка), то есть такое, при котором они принимают и передают только кадры BPDU. При таком выборе активных портов в сети исключаются петли, и оставшиеся связи образуют связующее дерево.

Рис. 5.2. Пример функционирования протокола STP