Le protocole d'arbre couvrant, parfois simplement appelé arbre couvrant, est le WAZE ou Mapquest des réseaux Ethernet modernes, dirigeant le trafic le long de la route la plus efficace basée sur des conditions en temps réel.
Sur la base d'un algorithme créé par l'informaticien américain Radia Perlman alors qu'elle travaillait pour Digital Equipment Corporation (DEC) en 1985, l'objectif principal de Spanning Tree est d'éviter les liens redondants et la boucle des voies de communication dans des configurations de réseau complexes. En tant que fonction secondaire, Spanning Tree peut acheminer des paquets autour des points de déformation pour s'assurer que les communications sont capables de serrer à travers des réseaux qui pourraient subir des perturbations.
Topologie de l'arbre couvrant par rapport à la topologie de la bague
Lorsque les organisations commençaient tout juste à réseauter leurs ordinateurs dans les années 1980, l'une des configurations les plus populaires était le réseau Ring. Par exemple, IBM a introduit sa technologie propriétaire de la bague de jeton en 1985.
Dans une topologie de réseau d'anneau, chaque nœud se connecte avec deux autres, un qui s'anne devant lui sur l'anneau et un qui est positionné derrière. Les signaux ne voyagent que autour de l'anneau dans une seule direction, chaque nœud en train de remettre tous les paquets en boucle autour de l'anneau.
Bien que les réseaux de ring simples fonctionnent bien lorsqu'il n'y a qu'une poignée d'ordinateurs, les anneaux deviennent inefficaces lorsque des centaines ou des milliers d'appareils sont ajoutés à un réseau. Un ordinateur peut avoir besoin d'envoyer des paquets via des centaines de nœuds juste pour partager des informations avec un autre système dans une pièce adjacente. La bande passante et le débit deviennent également un problème lorsque le trafic ne peut que couler dans une direction, sans plan de sauvegarde si un nœud en cours de route devient brisé ou trop congestionné.
Dans les années 90, alors Ethernet est devenu plus rapide (100mbbita / sec. Ethernet rapide a été introduit en 1995) et le coût d'un réseau Ethernet (ponts, commutateurs, câblage) est devenu beaucoup moins cher que l'anneau de jeton, Spanning Tree a remporté le LAN Topology Wars et Token L'anneau s'est rapidement estompé.
Comment fonctionne Spanning Tree
Spanning Tree est un protocole de transfert pour les paquets de données. Il s'agit d'une partie de flic du trafic et d'une partie d'ingénieur civil pour les autoroutes du réseau par lequel les données traversent. Il se trouve à la couche 2 (couche de liaison de données), il est donc simplement soucieux de déplacer des paquets vers leur destination appropriée, pas du type de paquets envoyés, ou des données qu'ils contiennent.
L'arbre couvain est devenu si omniprésent que son utilisation est définie dans leNorme de réseautage IEEE 802.1d. Tel que défini dans la norme, un seul chemin actif peut exister entre deux points de terminaison ou stations pour qu'ils fonctionnent correctement.
Spanning Tree est conçu pour éliminer la possibilité que les données passant entre les segments de réseau se retrouvent coincées dans une boucle. En général, les boucles confondent l'algorithme de transfert installé dans les périphériques réseau, ce qui fait que l'appareil ne sait plus où envoyer des paquets. Cela peut entraîner la duplication des trames ou le transfert de paquets en double vers plusieurs destinations. Les messages peuvent se répéter. Les communications peuvent rebondir à un expéditeur. Il peut même écraser un réseau si trop de boucles commencent à se produire, en mangeant une bande passante sans aucun gain appréciable tout en bloquant d'autres trafics non boucés de passer.
Le protocole d'arbre couvrantempêche les boucles de se formerEn fermant toute la voie SA POSSIBLE SA POSSIBLE pour chaque paquet de données. Les activités sur un réseau de réseau s'utilisent pour définir des chemins racinaires et des ponts où les données peuvent voyager et fermer fonctionnellement des chemins en double, les rendre inactifs et inutilisables pendant qu'un chemin principal est disponible.
Le résultat est que les communications du réseau s'écoulent de manière transparente, quelle que soit la complexité ou le vaste réseau. D'une certaine manière, Spanning Tree crée des chemins uniques à travers un réseau pour les données pour voyager en utilisant des logiciels de la même manière que les ingénieurs réseau ont utilisé du matériel sur les anciennes réseaux de boucle.
Avantages supplémentaires de l'arbre couvrant
La principale raison pour laquelle l'arbre couvrant est utilisé est d'éliminer la possibilité de routage des boucles dans un réseau. Mais il existe également d'autres avantages.
Étant donné que Spanning Tree est constamment à la recherche et à la définition des chemins de réseau disponibles pour les paquets de données à traverser, il peut détecter si un nœud assis le long de l'un de ces chemins principaux a été désactivé. Cela peut se produire pour une variété de raisons allant d'une défaillance matérielle à une nouvelle configuration réseau. Il peut même s'agir d'une situation temporaire basée sur la bande passante ou d'autres facteurs.
Lorsque Spanning Tree détecte qu'un chemin primaire n'est plus actif, il peut rapidement ouvrir un autre chemin qui avait été précédemment fermé. Il peut ensuite envoyer des données autour du point de difficulté, en désignant finalement le détour comme nouveau chemin principal, ou renvoyer des paquets au pont d'origine si elle redevient disponible.
Alors que l'arbre couvrant d'origine a été relativement rapide dans la création de ces nouvelles connexions au besoin, en 2001, l'IEEE a introduit le protocole Spanning Tree rapide (RSTP). Également appelé version 802.1w du protocole, RSTP a été conçu pour fournir une récupération beaucoup plus rapide en réponse aux changements de réseau, aux pannes temporaires ou à l'échec pur et simple des composants.
Et tandis que RSTP a introduit de nouveaux comportements de convergence de chemin et des rôles de port de pont pour accélérer le processus, il a également été conçu pour être entièrement compatible avec l'arbre couvrant d'origine. Il est donc possible que les appareils avec les deux versions du protocole fonctionnent ensemble sur le même réseau.
Lacunes de l'arbre couvrant
Alors que Spanning Tree est devenu omniprésent au cours des nombreuses années qui ont suivi son introduction, il y a ceux qui soutiennent que c'estLe temps est venu. Le plus grand défaut de l'arbre couvrant est qu'il ferme des boucles potentielles dans un réseau en arrêtant les voies potentielles où les données pourraient voyager. Dans un réseau donné utilisant Spanning Tree, environ 40% des chemins de réseau potentiels sont fermés aux données.
Dans des environnements de réseautage extrêmement complexes, tels que ceux trouvés dans les centres de données, la capacité de se développer rapidement pour répondre à la demande est essentielle. Sans les limitations imposées par Spanning Tree, les centres de données pourraient ouvrir beaucoup plus de bande passante sans avoir besoin de matériel de mise en réseau supplémentaire. C'est une sorte de situation ironique, car les environnements de réseautage complexes expliquent pourquoi Spanning Tree a été créé. Et maintenant, la protection fournie par le protocole contre la boucle est, en quelque sorte, retenir ces environnements de leur plein potentiel.
Une version raffinée du protocole appelé arbre Spanning Insance (MSTP) a été développée pour utiliser des LAN virtuels et permettre à plus de chemins de réseau d'être ouverts en même temps, tout en empêchant les boucles de se former. Mais même avec MSTP, pas mal de données de données potentielles restent fermées sur un réseau donné utilisant le protocole.
Il y a eu de nombreuses tentatives indépendantes non standardisées pour améliorer les restrictions de bande passante de l'arbre couvrant au fil des ans. Bien que les concepteurs de certains d'entre eux aient connu un succès dans leurs efforts, la plupart ne sont pas complètement compatibles avec le protocole de base, ce qui signifie que les organisations doivent soit utiliser les changements non standardisés sur tous leurs appareils ou trouver un moyen de leur permettre d'exister avec commutateurs exécutant l'arbre couvrant standard. Dans la plupart des cas, les coûts de maintenance et de soutien à plusieurs saveurs d'arbre couvrant ne valent pas les efforts.
Spanning Tree se poursuivra-t-il à l'avenir?
Mis à part les limitations de la bande passante en raison de la fermeture des chemins de réseau de fermeture des arbres, il n'y a pas beaucoup de réflexion ou d'effort pour remplacer le protocole. Bien que IEEE publie occasionnellement des mises à jour pour essayer de la rendre plus efficace, elles sont toujours en arrière compatibles avec les versions existantes du protocole.
Dans un sens, Spanning Tree suit la règle de «Si ce n'est pas cassé, ne le réparez pas.» Spanning Tree s'exécute indépendamment dans l'arrière-plan de la plupart des réseaux pour maintenir le trafic qui coule, empêcher les boucles induisant des accidents de se former et le trafic de circulation autour des points de déformation afin que les utilisateurs finaux ne sachent même jamais si leur réseau éprouve des perturbations temporairement dans le cadre de son jour opérations de jour. Pendant ce temps, sur le backend, les administrateurs peuvent ajouter de nouveaux appareils à leurs réseaux sans trop réfléchir à savoir s'ils pourront ou non communiquer avec le reste du réseau ou du monde extérieur.
En raison de tout cela, il est probable que Spanning Tree restera utilisé pendant de nombreuses années à venir. Il peut y avoir des mises à jour mineures de temps en temps, mais le protocole de base d'arbre Spanning et toutes les fonctionnalités critiques qu'il effectue sont probablement là pour rester.
Temps de poste: novembre-07-2023
