Spannar tré samskiptareglur, stundum bara vísað til sem spannandi tré, er Waze eða MapQuest nútíma Ethernet netkerfa, sem beinir umferð eftir skilvirkustu leiðinni byggð á rauntíma aðstæðum.
Byggt á reiknirit sem var búin til af bandaríska tölvunarfræðingnum Radia Perlman meðan hún var að vinna fyrir Digital Equipment Corporation (DEC) árið 1985, er megintilgangurinn með því að spanna tré að koma í veg fyrir óþarfa tengla og lykkju samskiptaleiða í flóknum netstillingum. Sem aukahlutverk getur spannandi tré beitt pakka um vandræðastaði til að tryggja að samskipti geti vist í gegnum net sem gætu orðið fyrir truflunum.
Spannar tré grannfræði vs. hringfræði
Þegar stofnanir voru rétt að byrja að tengja tölvur sínar á níunda áratugnum var ein vinsælasta stillingin hringkerfið. Sem dæmi má nefna að IBM kynnti sér token hringtækni sína árið 1985.
Í ringneti í hringneti tengist hver hnútur við tvo aðra, einn sem situr á undan honum á hringnum og einn sem er staðsettur á bak við hann. Merki ferðast aðeins um hringinn í eina átt, með hvern hnút á leiðinni sem afhendir alla og alla pakka sem lykkja um hringinn.
Þó að einföld hringkerfi virki fínt þegar aðeins eru handfylli af tölvum, verða hringir óhagkvæmir þegar hundruðum eða þúsundum tækja er bætt við net. Tölva gæti þurft að senda pakka í gegnum hundruð hnúta bara til að deila upplýsingum með einu öðru kerfi í aðliggjandi herbergi. Bandbreidd og afköst verða einnig vandamál þegar umferð getur aðeins streymt í eina átt, án afritunaráætlunar ef hnútur á leiðinni verður brotinn eða of þéttur.
Á níunda áratugnum, eftir því sem Ethernet varð hraðar (100 mbit/sek. Fast Ethernet var kynntur árið 1995) og kostnaður við Ethernet net (brýr, rofar, kaðall) varð verulega ódýrari en táknhringur, vann Tope Topology stríð og tákn Hringur dofnaði fljótt.
Hvernig spannandi tré virkar
Spanning Tree er framsendingarferli fyrir gagnapakka. Það er einn hluti umferðar löggu og einn hluti borgarverkfræðings fyrir netvegina sem gögn fara í gegnum. Það situr við Layer 2 (lagagagnalaga), þannig að það er einfaldlega umhugað um að flytja pakka á viðeigandi áfangastað, ekki hvers konar pakka eru sendir, eða gögnin sem þau innihalda.
Spannandi tré er orðið svo alls staðar nálæg að notkun þess er skilgreind íIEEE 802.1D netstaðall. Eins og skilgreint er í staðlinum getur aðeins ein virk leið verið á milli tveggja endapunkta eða stöðva til að þeir virki rétt.
Spanning Tree er hannað til að útrýma þeim möguleika að gögn sem fara milli nethluta festist í lykkju. Almennt rugla lykkjur framsendingaralgrímið sem sett er upp í nettækjum, sem gerir það svo að tækið viti ekki lengur hvert eigi að senda pakka. Þetta getur leitt til tvíverknaðar ramma eða framsendingar afrit pakka til margra áfangastaða. Skilaboð geta endurtekið. Samskipti geta hoppað aftur til sendanda. Það getur jafnvel hrunið net ef of margar lykkjur byrja að eiga sér stað, borða bandbreidd án þess að nokkur umtalsverður ávinningur sé um leið og þeir hindra aðra umferð sem ekki er lykkja að komast í gegn.
Spannandi tré samskiptareglurstöðvar lykkjur frá því að myndaMeð því að loka öllum nema einni mögulegri leið fyrir hvern gagnapakka. Kveikir á netnotkun sem spannar tré til að skilgreina rótarstíga og brýr þar sem gögn geta ferðast og lokað afritum afritum, sem gerir þær óvirkar og ónothæfar meðan aðal slóð er tiltæk.
Niðurstaðan er sú að netsamskipti flæða óaðfinnanlega óháð því hversu flókið eða mikið net verður. Á vissan hátt skapar spannandi tré staka slóðir í gegnum net fyrir gögn til að ferðast með hugbúnaði á svipaðan hátt og netverkfræðingar gerðu með vélbúnaði á gömlu lykkjunetunum.
Viðbótarávinningur af spanni tré
Aðalástæðan sem spannar tré er notað er að útrýma möguleikanum á að beina lykkjum innan nets. En það eru líka aðrir kostir.
Vegna þess að spannandi tré er stöðugt að leita að og skilgreina hvaða netleiðir eru tiltækar fyrir gagnapakka til að fara í gegn, getur það greint hvort hnútur sem situr meðfram einum af þessum aðalstígum hefur verið óvirk. Þetta getur gerst af ýmsum ástæðum, allt frá vélbúnaðarbrest til nýrrar netstillingar. Það getur jafnvel verið tímabundið ástand byggt á bandbreidd eða öðrum þáttum.
Þegar spannandi tré greinir að aðalstígur er ekki lengur virkur getur það fljótt opnað aðra leið sem áður hafði verið lokað. Það getur síðan sent gögn um vandræðastaðinn, að lokum tilnefnt krókinn sem nýja aðalstíginn, eða sent pakka aftur til upprunalegu brúarinnar ef hún verður aftur tiltæk.
Þó að upprunalega spannartréð hafi verið tiltölulega fljótt að gera þessar nýju tengingar eftir þörfum, kynnti IEEE Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). RSTP var einnig vísað til 802.1W útgáfunnar af samskiptareglunum, RSTP var hannað til að veita verulega hraðari bata til að bregðast við netbreytingum, tímabundnum straumleysi eða bein bilun íhluta.
Og þó að RSTP hafi kynnt nýja leiðarsamleitni hegðun og brúarhöfn til að flýta fyrir ferlinu, var það einnig hannað til að vera að fullu aftur á bak við upprunalega spannar tréð. Svo það er mögulegt fyrir tæki með báðum útgáfum af samskiptareglunum að starfa saman á sama neti.
Gallar spannar tré
Þó að spannandi tré sé orðið alls staðar í mörg ár í kjölfar þess eru það þeir sem halda því fram að það sé þaðTíminn er kominn. Stærsti galli við spannar tré er að það lokar mögulegum lykkjum innan nets með því að leggja niður mögulegar leiðir þar sem gögn gætu ferðast. Í hverju neti sem notar spannar tré eru um 40% af mögulegum netstígum lokaðir fyrir gögn.
Í afar flóknu netumhverfi, svo sem þeim sem finnast í gagnaverum, er hæfileikinn til að stækka fljótt til að mæta eftirspurn mikilvægur. Án takmarkana sem sett er með því að spanna tré gætu gagnaver opnað miklu meiri bandbreidd án þess að þurfa viðbótar netbúnað. Þetta er eins konar kaldhæðnislegt ástand, vegna þess að flókið netumhverfi er ástæðan fyrir því að spanna tré var búið til. Og nú er verndin sem bókunin gegn lykkju, á vissan hátt, að halda þessum umhverfi aftur frá fullum möguleikum.
Hreinsuð útgáfa af samskiptareglunum sem kallast Multiple-Instance spanning Tree (MSTP) var þróuð til að nota sýndar LAN og gera kleift að fleiri netleiðir séu opnar á sama tíma, en samt sem áður koma í veg fyrir að lykkjur myndist. En jafnvel með MSTP eru töluvert af mögulegum gagnaleiðum lokaðar á hverju neti sem notar samskiptareglur.
Það hafa verið margar óstaðfestar, sjálfstæðar tilraunir til að bæta bandbreiddartakmarkanir á spanni tré í gegnum tíðina. Þó að hönnuðir sumra þeirra hafi krafist árangurs í viðleitni sinni, eru flestir ekki að fullu samhæfðir kjarnaferlinu, sem þýðir að stofnanir þurfa annað hvort rofar með því að keyra venjulegt spannar tré. Í flestum tilvikum er kostnaður við að viðhalda og styðja margar bragðtegundir spannar tré ekki þess virði.
Mun spannar tré halda áfram í framtíðinni?
Burtséð frá takmörkunum í bandbreidd vegna spannandi trjá lokunar netstíga, er ekki mikil hugsun eða fyrirhöfn lögð í að skipta um samskiptareglur. Þrátt fyrir að IEEE sleppi stundum uppfærslum til að reyna að gera það skilvirkara, eru þær alltaf aftur á bak samhæfar núverandi útgáfur af samskiptareglunum.
Í vissum skilningi fylgir trjáið reglunni um „ef það er ekki brotið, ekki laga það.“ Spanning Tree keyrir sjálfstætt í bakgrunni flestra neta til að halda umferð á flæði, koma í veg fyrir að lykkjur sem örvast hrun myndist og beina umferð um vandræðagreinar svo að endanotendur viti aldrei hvort netið upplifi tímabundið truflanir sem hluti af daglegu til- Dagrekstur. Á meðan, í stuðningnum, geta stjórnendur bætt við nýjum tækjum við net sín án þess að of mikilli hugsun um hvort þeir geti átt samskipti við restina af netinu eða umheiminum.
Vegna alls þess er líklegt að tré verði áfram í notkun í mörg ár fram í tímann. Það gætu verið nokkrar smávægilegar uppfærslur af og til, en kjarninn sem spannar tré samskiptareglur og allir mikilvægir eiginleikar sem hann framkvæmir eru líklega hér til að vera.
Pósttími: Nóv-07-2023
