Спиннинг 3: Проблемы и решениения с Spanning-Tree

Введение

• Семейство протоколов Spanning Tree или STP (Spanning-Tree Protocol).
• Необходимость для предотвращения петель в коммутаторных сетях.
• Проблемы возникают, когда два коммутатора подключаются двумя линками, что вызывает широковещательные шторма.
• Нет поля TTL (Time to Live), что позволяет кадрам вращаться бесконечно.
• Появляется нагрузка на линках, коммутаторы перестают работать, сеть становится неработоспособной.

Проблемы с петлями

• Широковещательные кадры попадают в петлю и не уничтожаются.
• Petля перегружает сеть, вызывает перезапись MAC-таблиц коммутаторов.
• Коммутатор начинает терять правильное местоположение MAC-адресов.
• Flapping (лопинг) MAC-адресов, когда коммутатор видит один и тот же MAC-адрес с разных портов.
• Необходимость блокировки линков для устранения петель.

Решение с STP

• Логическая блокировка портов, создающих петли.
• Определение корневого коммутатора (root bridge).
• Выбор более приоритетного коммутатора с меньшим приоритетом и MAC-адресом.
• Определение root port (кратчайший путь до root bridge) и designated ports (порты с доступом к сегментам).
• Остальные порты блокируются (blocked ports).
• Снижение работоспособности сети на время вычислений (10-30 секунд для классического STP).
• Формат кадров STP: используется SNAP-заголовок для передачи информации о STP.

Быстрый Spanning Tree (RSTP)

• Уменьшение состояний до трех: Discarding, Learning, Forwarding.
• Новые роли портов: Alternate и Backup.
• Быстрая реконфигурация при изменении топологии.

PVST и MSTP

• Per VLAN Spanning Tree (PVST): отдельное дерево для каждого VLAN, балансировка нагрузки.
• MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol): стандартная технология, поддерживается всеми вендорами.
• Разделение VLAN на группы (instances) для построения деревьев MST.

Конфигурация и защита

• BPDU Guard: блокирует порт при получении BPDU, защита от несанкционированных коммутаторов.
• BPDU Filtering: фильтрация BPDU, полезно при соединении разных регионов или протоколов.
• Root Guard: блокирует порт при попытке стать root bridge.
• PortFast: мгновенное включение порта, используется для конечных устройств.

Примеры и особенности

• Протоколы для больших сетей с кольцевой структурой: REP (Resilient Ethernet Protocol) и ERPS (Ethernet Ring Protection Switching).
• Быстрая сходимость (50 мс), используются в провайдерских и технологических сетях.

Заключение

• STP и его варианты (RSTP, PVST, MSTP) важны для предотвращения петель и обеспечения стабильности сети.
• Выбор протокола и правильная настройка критичны для работоспособности и производительности сети.