Недостатки сетей на мостах. Алгоритм покрывающего дерева

· Слабая защита от широковещательного шторма.

· Невозможность поддержки петлеобразных конфигураций сети.

Пример сети с петлеобразной конфигурацией:

В простых сетях сравнительно легко гарантировать существование одного и только одного пути между двумя сегментами.

Но когда количество соединений возрастает и сеть становится сложной, то вероятность непреднамеренного образования петли оказывается высокой.

Зачастую для надежности в сетях ввозят избыточные связи.

Для того чтобы избежать их некоторые порты блокируются для того, чтобы привести связи в сети к логической древовидной топологии.

Блокировка осуществляется как вручную, так и в автоматическом режиме.

Для автоматического блокирования используются специальные алгоритмы.

Альтернативные связи в сетях обычно используются двумя способами:

· в режиме резервирования, когда одно из них функционирует, а остальные находятся в «горячем» резерве для замены отказавшей связи

· в режиме баланса нагрузки; при этом данные передаются параллельно по всем альтернативным

Алгоритм покрывающего дерева - Spanning Tree Algorithm (STA) позволяет коммутаторам автоматически определять древовидную конфигурацию связей в сети при произвольном соединения портов между собой. Для нормальной работы коммутатора требуется отсутствие замкнутых маршрутов в сети.

Поддерживающие алгоритм STA коммутаторы автоматически создают активную древовидную конфигурацию связей (то есть связную конфигурацию без петель) на множестве всех связей сети. Такая конфигурация называется покрывающим деревом - Spanning Tree (иногда ее называют основным деревом), и ее название дало имя всему алгоритму. Алгоритм Spanning Tree описан в стандарте IEEE 802.1D.

Коммутаторы находят покрывающее дерево адаптивно, с помощью обмена служебными пакетами. При поддержке коммутаторами сети протокола Spanning Tree отказы обнаруживаются автоматически, за счет постоянного тестирования связности сети служебными пакетами. После обнаружения потери связности протокол строит новое покрывающее дерево, если это возможно, и сеть автоматически восстанавливает работоспособность.

Алгоритм Spanning Tree определяет активную конфигурацию сети за три этапа.

· Сначала в сети определяется корневой коммутатор (root switch), от которого строится дерево. Корневой коммутатор может быть выбран автоматически или назначен администратором. При автоматическом выборе корневым становится коммутатор с меньшим значением МАС - адреса его блока управления.

· Затем, на втором этапе, для каждого коммутатора определяется корневой порт (root port) - это порт, который имеет по сети кратчайшее расстояние до корневого коммутатора (точнее, до любого из портов корневого коммутатора).

· И наконец, на третьем этапе для каждого сегмента сети выбирается так называемый назначенный порт (designated port) - это порт, который имеет кратчайшее расстояние от данного сегмента до корневого коммутатора. После определения корневых и назначенных портов каждый коммутатор блокирует остальные порты, которые не попали в эти два класса портов. Можно математически доказать, что при таком выборе активных портов в сети исключаются петли и оставшиеся связи образуют покрывающее дерево (если оно может быть построено при существующих связях в сети).