پروتکل STP چیست؟ کاملترین معرفی Spanning Tree سیسکو
پروتکل STP چیست:
پروتکل Spanning Tree Protocol (STP) یک پروتکل شبکه است که در شبکه‌های لایه دو سوئیچینگ استفاده می‌شود. هدف اصلی این پروتکل، جلوگیری از وقوع حلقه در شبکه است که می‌تواند منجر به ارسال تکراری و نامطلوب بسته‌ها شود و باعث بروز مشکلاتی مانند کاهش عملکرد شبکه یا اختلال در انتقال داده‌ها شود.
وقتی که در یک شبکه سوئیچ‌های بیشتری وجود دارند و یک پیام از یک سوئیچ به سمت دیگری ارسال می‌شود، حلقه‌ها می‌توانند در شبکه ایجاد شوند. بدون استفاده از STP، بسته‌ها در این حلقه‌ها بین سوئیچ‌ها به طور مداوم چرخش می‌کنند و این امر باعث ایجاد ترافیک زائد و بیشتر شده و باعث مشکلات ارتباطی می‌شود.
با استفاده از STP، توپولوژی شبکه به گونه‌ای تغییر می‌کند که تمام مسیرهای موجود برای ارسال بسته‌ها در شبکه بسته شده و تنها یک مسیر اصلی برقرار می‌شود. STP با ارسال پیام‌های کنترلی و تشکیل درخت پوشا (Spanning Tree) عملکرد شبکه را بهبود می‌بخشد و از ایجاد حلقه جلوگیری می‌کند.
به عنوان مثال، هر سوئیچ در شبکه با استفاده از پروتکل STP یک رئوس را انتخاب می‌کند که به عنوان مسیر اصلی برای ارسال بسته‌ها استفاده می‌شود و سایر مسیرها غیرفعال می‌شوند. اگر یکی از مسیرها از کار افتد، STP به صورت خودکار مسیر دیگری را فعال می‌کند تا ارتباط شبکه حفظ شود.
در طراحی و پیکربندی شبکه‌های سوئیچینگ، پروتکل STP یکی از عوامل اصلی است که برای جلوگیری از حلقه و ارتقای عملکرد شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
Loop چیست:
در شبکه‌های کامپیوتری، حلقه (Loop) به وضعیتی اشاره دارد که در آن یک بسته شبکه به صورت مداوم در ادامه مسیری حلقه‌ای بین دستگاه‌ها حرکت می‌کند و بین دو یا چند گره تکرار می‌شود. حلقه‌ها می‌توانند از طریق اتصالات فیزیکی یا تنظیمات بدرستی انجام نشده در توپولوژی شبکه ایجاد شوند.
حلقه‌ها می‌توانند مشکلات جدی را در شبکه ایجاد کنند، از جمله:
ترافیک زائد: وجود حلقه‌ها منجر به ایجاد ترافیک زیادی در شبکه می‌شود. بسته‌ها به صورت بی‌نهایت در این حلقه‌ها چرخش می‌کنند و ترافیک مضاعف ایجاد می‌شود که باعث بار زیادی بر روی شبکه و دستگاه‌های مشارکت کننده می‌شود. این موضوع می‌تواند منجر به افت عملکرد شبکه و کاهش سرعت انتقال داده‌ها شود.
برهم‌کنش بسته‌ها: وقوع حلقه می‌تواند منجر به تکثیر بسته‌ها و برهم‌کنش بین بسته‌های تکراری شود. این امر باعث ایجاد تداخل در ارتباطات شبکه می‌شود و می‌تواند به از دست رفتن بسته‌ها، اختلال در سرویس دهی و خطاهای دیگر منجر شود.
پر شدن جداول مسیریابی: وجود حلقه‌ها می‌تواند منجر به پر شدن جداول مسیریابی در شبکه شود. مسیریاب‌ها و دستگاه‌های شبکه برای انتقال بسته‌ها از مسیرهای مختلف استفاده می‌کنند. در صورت وجود حلقه، جداول مسیریابی ممکن است به صورت نامحدود افزایش یابند و منجر به مشکلات مربوط به محدودیت منابع و عملکرد شبکه شوند.
برای جلوگیری از حلقه در شبکه، از پروتکل‌های مانند Spanning Tree Protocol (STP) استفاده می‌شود. این پروتکل‌ها از روش‌هایی مانند تشکیل درخت پوشا و انتخاب مسیر اصلی برای ارسال بسته‌ها استفاده می‌کنند تا حلقه‌ها را ببندند و مسیرهای غیرفعال را غیرفعال کنند.
ویژگی های پروتکل STP چیست:
جلوگیری از حلقه: STP با تشکیل درخت پوشا، جلوگیری از وقوع حلقه در شبکه را تضمین می‌کند. با ایجاد یک مسیر اصلی بین دستگاه‌ها و غیرفعال کردن مسیرهای بیشتر، حلقه‌ها بسته می‌شوند و از ارسال بسته‌های تکراری و تولید ترافیک زائد جلوگیری می‌شود.
- انتخاب رئوس: هر سوئیچ در شبکه با استفاده از STP یک رئوس (Root) برای درخت پوشا انتخاب می‌کند. رئوس، سوئیچی است که درخت پوشا از طریق آن شکل می‌گیرد. تمامی دستگاه‌ها در شبکه به سمت رئوس ارسال می‌شوند و رئوس تصمیم می‌گیرند که بسته‌ها را به کدام مسیرها هدایت کنند.
- مکانیزم انتخاب مسیر: STP از الگوریتم‌های مانند الگوریتم Spanning Tree Algorithm (STA) استفاده می‌کند تا مسیرهای اصلی و غیرفعال را در شبکه تعیین کند. این الگوریتم‌ها بر اساس اولویت‌هایی مانند شناسه بریج (Bridge ID) سوئیچ‌ها، هزینه مسیر، وضعیت پیوند (Link Status) و سرعت پیوند (Link Speed) تصمیم‌گیری می‌کنند.
- تنظیم مجدد در صورت خرابی: در صورتی که یک مسیر یا رئوس اصلی درخت پوشا در شبکه خراب شود یا قطع شود، STP به صورت خودکار یک مسیر جدید را فعال می‌کند. این امر به استفاده مجدد از شبکه و حفظ ارتباط بین دستگاه‌ها کمک می‌کند.
- توازن بار: STP از الگوریتم‌های توازن بار مانند Per-VLAN Spanning Tree (PVST) و Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) نیز پشتیبانی می‌کند. این الگوریتم‌ها امکان توزیع بار بین پورت‌های سوئیچ‌ها را فراهم می‌کنند تا عملکرد بهتری در شبکه ایجاد شود.
استفاده از STP در شبکه‌های سوئیچینگ، عملکرد و اطمینان‌پذیری شبکه را بهبود می‌بخشد و مشکلات مربوط به حلقه و ترافیک زائد را به حداقل می‌رساند.