Spanning Tree Protokolü (STP), bir ağ topolojisi içinde döngü oluşmasını önlemek için kullanılan bir Katman 2 ağ protokolüdür. STP, bilgisayarlar yedekli yollar içeren bir yerel alan ağında ( LAN ) veri alışverişinde bulunduğunda ortaya çıkan sorunları önlemek için oluşturulmuştur . Trafik akışı dikkatli bir şekilde izlenmez ve kontrol edilmezse, veriler ağ segmentleri etrafında dönen, performansı etkileyen ve trafiği neredeyse durma noktasına getiren bir döngüye yakalanabilir.
Ağ kesimleri bağlanırken ağlar genellikle yedekli yollarla yapılandırılır. Yedeklilik , felakete karşı korunmaya yardımcı olsa da, köprü veya anahtar döngüsüne de yol açabilir. Döngü, veriler bir kaynaktan bir hedefe fazlalık yollar boyunca gittiğinde ve veriler aynı yollar etrafında dönmeye başlayarak, güçlendirilerek ve bir yayın fırtınasıyla sonuçlandığında meydana gelir.
STP, yedekli bağlantılar içeren LAN’larda köprü döngüsünün önlenmesine yardımcı olabilir. STP olmadan, bu fazlalığı uygulamak ve yine de ağ döngüsünden kaçınmak zor olurdu. STP, tüm ağ bağlantılarını izler, yedek bağlantıları tanımlar ve döngüye yol açabilecek bağlantı noktalarını devre dışı bırakır.
LAN’lar genellikle birden çok ağ kesimine bölünür ve bireysel kesim çiftlerini birbirine bağlamak için köprüler kullanırlar. Çerçeve adı verilen her mesaj, amaçlanan hedefe gönderilmeden önce köprüden geçer. Köprü, mesajın göndericininkiyle aynı segment içindeki bir hedef için mi yoksa başka bir segment için mi olduğunu belirler ve ardından mesajı buna göre iletir.
Bir köprü, hedef adrese bakar ve hangi bilgisayarların hangi segmentlerde olduğunu anlamasına dayanarak, verileri doğru giden bağlantı noktası aracılığıyla doğru yolda iletir. Ağ segmentasyonu ve köprüleme, her segmentin aynı sayıda bilgisayara sahip olduğu varsayılarak, bir ağ yolu için rekabet miktarını yarı yarıya azaltabilir. Sonuç olarak, ağın durma olasılığı çok daha düşüktür.
Bölümlere ayrılmış bir LAN, bir ağ bağlantısının kullanılamaması durumunda iletişimin devam edebilmesini sağlamak için genellikle yedekli köprüler ve yollarla tasarlanır. Bununla birlikte, bu, ağı döngüye daha duyarlı hale getirir, bu nedenle STP’nin devreye girdiği bu olasılığı önlemek için bir sistem kurulmalıdır.
STP etkinleştirildiğinde, her köprü, ağ kesimlerine ilk kez bir mesaj göndererek hangi bilgisayarların hangi kesimde olduğunu öğrenir. Bu işlem sayesinde, köprü bilgisayarların konumlarını keşfeder ve ayrıntıları bir tabloya kaydeder. Sonraki mesajlar gönderildiğinde, köprü bunları hangi segmente ileteceğini belirlemek için tabloyu kullanır. Köprünün ağ hakkında kendi başına bilgi edinmesini sağlamak , bir yöneticinin manuel olarak köprü kurma ihtiyacını ortadan kaldıran bir süreç olan şeffaf köprüleme olarak bilinir.
Yedekli yollar içeren bir ağda, köprülerin trafik akışını kontrol etmek ve döngüyü önlemek için ağın topolojisini sürekli olarak anlaması gerekir. Bunu yapmak için, bir Spanning Tree protokolü kullanan genişletilmiş bir LAN aracılığıyla köprü protokolü veri birimlerini (BPDU’lar) değiştirirler. BPDU’lar, STP işlemlerini gerçekleştirmek için kullanılan ağ bilgilerini köprülere sağlayan veri mesajlarıdır.
STP’nin kalbinde, STP’nin etkin olduğu her köprüde çalışan Spanning Tree algoritması bulunur. Algoritma , gereksiz yollar mevcut olduğunda köprü döngülerinden kaçınmak için özel olarak tasarlanmıştır. Yedek bağlantıları belirlemek ve mesajları iletmek için en iyi veri yolunu seçmek için BPDU’ları kullanır. Algoritma , bağlantı noktası durumunu ayarlayarak paket iletmeyi de kontrol eder.
STP bağlantı noktası durumları nelerdir?
Bir ağ köprüsünde STP etkinleştirildiğinde, çerçeve iletmeyi kontrol etmek için her bağlantı noktası beş durumdan birine ayarlanır:
- Engelli. Bağlantı noktası, çerçeve iletme veya STP işlemlerine katılmaz.
- Engelleme. Bağlantı noktası, çerçeve iletmeye katılmaz ve bağlı ağ bölümünden alınan çerçeveleri atar. Ancak, bağlantı noktası BPDU’ları dinlemeye ve işlemeye devam eder.
- Dinleme. Bağlantı noktası engelleme durumundan dinleme durumuna geçer. Bağlantı noktası, bağlı ağ bölümünden veya başka bir bağlantı noktasından iletilen çerçeveleri atar. Ancak, BPDU’ları alır ve bunları işlenmek üzere anahtar modülüne yönlendirir.
- Öğrenme. Bağlantı noktası, dinleme durumundan öğrenme durumuna geçer. BPDU’ları dinler ve işler, ancak bağlı ağ segmentinden veya başka bir bağlantı noktasından iletilen çerçeveleri atar. Ayrıca öğrendiği bilgilerle adres tablosunu güncellemeye başlar. Ayrıca, kullanıcı çerçevelerini işler ancak bu çerçeveleri iletmez.
- Yönlendirme. Bağlantı noktası, öğrenme durumundan iletme durumuna geçer ve ağ bölümleri arasında çerçeveleri iletmeye başlar. Bu, bağlı ağ segmentinden gelen çerçeveleri ve başka bir bağlantı noktasından iletilenleri içerir. Bağlantı noktası ayrıca BPDU’ları almaya ve işlemeye devam eder ve adres tablosu güncellenmeye devam eder.
STP, engelleme durumundan iletme durumuna göre nispeten kısa bir sırayla, genellikle her durum için 15 ila 20 saniye arasında hareket eder. Her bağlantı noktası engelleme durumunda başlar. Devre dışı bırakılmışsa, bağlantı noktası etkinleştirildikten sonra doğrudan engelleme durumuna girer. STP, köprü döngüsünü önlemek için durumları bağlantı noktaları arasında dengelerken yine de yedekliliği mümkün kılar.
STP modları nelerdir?
STP modlarını anlamak için STP’nin başlangıcına geri dönmek yardımcı olur. Orijinal Spanning Tree protokolü ve algoritması, 1985 yılında Digital Equipment Corporation’da çalışırken Radia Perlman tarafından icat edildi. Spanning Tree protokolleri daha sonra Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü ( IEEE ) tarafından standardize edildi. O zamandan beri, protokol çeşitli şekillerde gelişti ve yeni varyasyonlar tanıtıldı.
Aşağıdaki tablo, en yaygın Spanning Tree protokollerine genel bir bakış sağlar. Ancak, tüm köprüler ve anahtarlar bu protokollerin her birini desteklemez ve burada listelenmeyen ağaçtan ilham alan başka protokoller de vardır.
IEEE standart sütunu, protokolün orijinal olarak dayandığı standardı gösterir. IEEE genellikle bu standartları yeniden düzenler ve şu anda hangi standardın STP işlevselliğini içerdiğini izlemek kafa karıştırıcı olabilir. Örneğin, 802.1D, 802.1w’yi de içeren 802.1D-2004 revizyonunda güncellendi. Bundan sonra, 802.1Q-2014 standardı yayınlandı ve 801.1D’de belirtilen işlevlerin çoğunu içeriyordu.
Anahtar sütunu, bir köprü veya anahtarda STP’yi etkinleştirirken protokol modunu belirtmek için kullanılması gereken seçeneği gösterir. STP’yi etkinleştirmek için bir ağ yöneticisi cihaza bağlanır, genel yapılandırma moduna girer ve aşağıdaki biçimde bir komut çalıştırır:
Spanning Tree modu <protokol modu>
Örneğin, bir anahtarda Gerçek Zamanlı Akış Protokolünü ( RTSP ) etkinleştirmek için yönetici aşağıdaki komutu çalıştırır:
Spanning Tree modu rstp
Yönetici, STP’yi etkinleştirmeye ek olarak, ağın merkezi STP referans noktası olarak hizmet verecek bir temel köprü seçmelidir. Yönetici ayrıca kök bağlantı noktalarını ve belirlenmiş bağlantı noktalarını da tanımlamalıdır. Kök bağlantı noktası, çerçeveleri temel köprüye ileten bir köprü bağlantı noktasıdır ve belirlenmiş bir bağlantı noktası, çerçeveleri temel köprüden uzağa ileten bir köprü bağlantı noktasıdır.
