Изменения топологии

Алгоритм STA обеспечивает поддержку резервных связей в сети, и включает, кроме процедуры инициализации активной конфигурации и процедуру изменения конфигурации при отказах элементов сети. Эта процедура называется процедурой изменения топологии.

После установления активной топологии только корневой коммутатор продолжает периодически генерировать пакеты BPDU конфигурационного типа. Остальные коммутаторы продолжают принимать пакеты BPDU на свой корневой порт и распространяют их через свои назначенные порты.

Для того, чтобы коммутаторы могли обнаружить отказ элемента сети, каждый коммутатор имеет таймер возраста сообщения (message age timer). При получении пакета BPDU этот таймер устанавливается в исходное состояние. Если какой-либо назначенный коммутатор, его порт или линия связи отказывают, то пакеты BPDU перестают поступать во все коммутаторы, которые находятся в поддеревьях отказавшего элемента. Вследствие этого, в этих коммутаторах истекает интервал таймера возраста сообщения.

Если у коммутатора истекает значение такого таймера, то вызывается процедура, называемая "установление назначенных портов". Очевидно, что это произойдет во всех коммутаторах, которые пострадали от отказа. После выполнения этой процедуры, которая аналогична описанной процедуре начального выбора корневого и назначенных портов, будут определены новые значения назначенных коммутаторов, корневых портов и назначенных портов. Если же отказал корневой коммутатор, то будет выбран новый корневой коммутатор.

В дополнение к процедуре реакции на отказ, определяется и реакция коммутатора на принудительное изменение администратором статуса порта с заблокированного на активный. При этом посылается BPDU типа "уведомление о реконфигурации" в направлении корневого коммутатора. Все назначенные коммутаторы, находящиеся на пути между данным портом и корневым коммутатором отмечают произошедшее изменение и передают сообщение дальше через свой корневой порт корневому коммутатору. При этом все коммутаторы, на которые влияет такое изменение, оказываются о нем уведомлены и производят переоценку назначенных портов.

При изменении активной конфигурации коммутаторы должны произвести некоторые изменения в своих адресных таблицах, так как некоторым узлам пакеты должны теперь передаваться через другие порты. Вообще говоря, эти изменения в адресных таблицах произойдут автоматически, когда у динамических записей таблицы истечет таймер возраста. Но, так как этот таймер имеет сравнительно большой интервал, то корневой коммутатор посылает уведомление об изменении конфигурации всем коммутаторам, устанавливая флаг изменения конфигурации в текущем BPDU. При получении BPDU с таким флагом, все динамические входы адресной таблицы считаются устаревшими, поэтому они заполняются вновь на основании приходящих пакетов от конечных станций.

С етевая топология, полученная в результате работы протокола STP на локальной сети приведенного выше примера, показана на рис. 2.9.

Предположим, что произошел обрыв линии связи между коммутаторами А и Б (рис. 2.9). В этом случае коммутатор Б своевременно не получит на свой корневой порт сообщения от корневого коммутатора и активизирует процесс реконфигурации, рассылая пакеты BPDU с содержимым поля «Тип сообщения», равным 80h, означающим реконфигурацию. После этого процессы выбора корневого коммутатора назначенных и блокированных портов коммутаторов повторятся вновь, но уже с учетом отсутствия связи между коммутаторами А и Б. В результате реконфигурации получится последовательное соединение коммутаторов А, В и Б и порт 2 коммутатора Б станет корневым.

Для повышения надежности сетей, построенных на основе коммутаторов, применяют либо метод введения резервных линий связи между коммутаторами, либо метод введения резервных коммутаторов.

В целом протокол STP имеет следующие достоинства:

 позволяет создавать большие, сложные и строить устойчивые к сбоям и отказам локальные сети на коммутаторах;

 предоставляет только один путь передачи данных между любыми двумя станциями, который: а) гарантирует доставку данных в том порядке, в котором они были отправлены; б) устраняет размножение широковещательных пакетов; в) устраняет бесконечную циркуляцию широковещательных пакетов; г) устраняет циркуляцию пакетов с неизвестным адресом назначения;

 работает прозрачно для конечных станций;

 использует небольшой процент полосы пропускания.

В качестве недостатков можно отметить следующие моменты:

 коммутаторы, поддерживающие протокол STP, имеют повышенную стоимость;

 для введения резервных линий связи должны быть задействованы дополнительные порты коммутатора;

 введение резервного оборудования существенно увеличивает стоимость сети в целом;

 в моменты реконфигурации топологии сеть становится неработоспособной;

 между двумя любыми станциями в сети может быть не более семи коммутаторов или мостов (в сетях на базе Ethernet 10 Мбит/с).