In een netwerkinfrastructuur ontstaat een lus wanneer netwerkpakketten continu tussen twee of meer netwerkapparaten worden gerouteerd zonder hun beoogde bestemming te bereiken. Deze situatie ontstaat door de aanwezigheid van redundante of meerdere paden tussen netwerkapparaten, waardoor de pakketten oneindig in een lus blijven rondreizen.
Netwerklussen kunnen de netwerkprestaties ernstig verstoren, wat leidt tot trage of niet-reagerende netwerken, toegenomen congestie en zelfs netwerkuitval. Het voorkomen van netwerklussen is cruciaal voor het behoud van een stabiel en efficiënt netwerk.
Netwerklussen kunnen om verschillende redenen ontstaan; hier zijn enkele voorbeelden:
- Regelmatig contact: Herhaalde communicatie tussen netwerkapparaten, zoals switches of routers, kan netwerklussen veroorzaken doordat pakketten via meerdere paden reizen, wat leidt tot congestie en lusvorming.
- Onjuist geconfigureerde netwerkapparaten: Onjuist geconfigureerde netwerkapparaten kunnen netwerklussen veroorzaken. Als bijvoorbeeld twee switchpoorten onjuist geconfigureerd zijn om zich in hetzelfde VLAN te bevinden, kunnen pakketten ertussen worden omgeleid, waardoor een lus ontstaat.
- Problemen met netwerkontwerp: Een slecht netwerkontwerp kan bijdragen aan netwerklussen. Het toevoegen van redundante verbindingen aan een netwerk dat niet goed is ontworpen voor redundantie, kan leiden tot netwerklussen.
- Menselijke fout: Menselijke fouten kunnen ook netwerklussen veroorzaken door vergissingen bij het configureren of wijzigen van netwerkapparaten of -kabels.
Laten we eens onderzoeken hoe we netwerklussen kunnen voorkomen en gerelateerde netwerkproblemen kunnen oplossen.
Spacing Tree Protocol (STP)
Spacing Tree Protocol (STP) is een veelgebruikte en effectieve methode om netwerklussen te voorkomen. Het helpt lussen te voorkomen door de netwerktopologie actief te bewaken en dubbele verbindingen selectief te blokkeren. Dit zorgt ervoor dat er slechts één actief pad is tussen twee netwerkapparaten. Op deze manier helpt STP broadcaststorms en netwerkcongestie te voorkomen die het gevolg kunnen zijn van lussen. Hoewel er andere methoden bestaan om netwerklussen te voorkomen, is STP een robuuste en betrouwbare oplossing. Het wordt ondersteund door de meeste netwerkapparaten en is breed geïmplementeerd in bedrijfsnetwerken.
Hoe werkt STP?
STP bepaalt welke interfaces verkeer mogen doorlaten, en de overige interfaces worden in een blokkerende status geplaatst. STP gebruikt drie criteria om te bepalen of een interface in een doorlaatstatus moet worden geplaatst:
- De radicale brug kiezen
- De rootpoort selecteren
- De toegewezen poort en de niet-toegewezen poort selecteren.
1. De wortelbrug selecteren.
In een netwerk met meerdere switches wordt één switch gekozen als root bridge, die het centrale punt van het netwerk wordt. De root bridge wordt geselecteerd via een verkiezingsproces op basis van de bridge-ID's van de switches in het netwerk. Een bridge-ID is een unieke identificatiecode die aan elke switch is toegewezen en wordt berekend door een prioriteitswaarde en een adres te combineren. MAC-adres Voor de converter.
Wanneer Branching Tree Protocol (STP) voor het eerst wordt ingeschakeld op een switch, gaat deze ervan uit dat hij de root bridge is en begint hij BPDU-berichten (Bridge Protocol Data Module) naar andere switches te verzenden. Elke switch die een BPDU-bericht ontvangt, vergelijkt de bridge-ID van de verzendende switch met zijn eigen bridge-ID. De switch met de laagste bridge-ID wordt geselecteerd als de root bridge, en alle andere switches passen hun STP-configuraties dienovereenkomstig aan.
Als twee switches dezelfde prioriteitswaarde hebben, wordt de switch met het laagste MAC-adres gekozen als root bridge. Bij een gelijkstand wordt de root bridge geselecteerd op basis van poortprioriteit en poort-ID. Zodra de root bridge is geselecteerd, wordt de netwerktopologie berekend en bepaalt STP het beste pad voor het doorsturen van data over het netwerk.
In het volgende voorbeeld is switch 1 gekozen als root bridge op basis van de bridge ID-waarde. Hoewel alle switches dezelfde prioriteitswaarde hebben, heeft switch 1 het laagste MAC-adres wanneer de MAC ID wordt gecombineerd met de prioriteitswaarde; daarom wordt deze de root bridge.
Standaard is het Branching Tree Protocol (STP) ingeschakeld op switches. Gebruik de onderstaande opdracht om de details van de root bridge, root port en assigned port te controleren.
toon spanning-tree
2. Selecteer de rootpoort.
Elke niet-root bridge bepaalt het meest efficiënte pad naar de root bridge. De poort met het kortste pad wordt de aangewezen rootpoort voor die niet-root bridge. Elke niet-root bridge heeft slechts één rootpoort, die het snelste pad naar de root bridge biedt.
De rootpoort wordt geselecteerd door de kosten van elke poort van een niet-rootswitch te vergelijken voor toegang tot de rootbridge. De poort met de laagste kosten wordt gekozen als de rootpoort. De poortkosten worden bepaald door de verbindingssnelheid tussen de switch en de rootbridge. STP gebruikt een metriek genaamd padkosten om de poortkosten te berekenen. De padkosten zijn afhankelijk van de verbindingssnelheid; hogere snelheden resulteren in lagere padkosten.
Tijdens het selectieproces van de rootpoort kan er een gelijkspel optreden wanneer twee of meer poorten op een niet-rootbridge dezelfde kosten hebben voor toegang tot de rootbridge. In dergelijke gevallen worden de volgende mechanismen gebruikt om het gelijkspel te doorbreken.
- De bridge-ID van de verzendende switch wordt vergeleken en de switch met de laagste bridge-ID wordt de root bridge. De bijbehorende poort wordt vervolgens geselecteerd als de rootpoort. In dit voorbeeld kan switch 3 de root bridge bereiken via switch 1 of switch 4.
- Als er na het vergelijken van de bridge-ID's nog steeds een gelijkstand is (wat kan gebeuren als meerdere links op dezelfde switch zijn aangesloten), wordt de laagste prioriteitswaarde van de naburige poort gebruikt. Standaard is de poortprioriteit 128. Als de gelijkstand aanhoudt, selecteert de verzendende switch de poort met de laagste prioriteit als de rootpoort. In dit voorbeeld heeft switch 3 meerdere links om toegang te krijgen tot de rootbridge, wat resulteert in een gelijkstand in de bridge-ID's van de verzendende switch.
Om deze patstelling te doorbreken, wordt poortprioriteit als doorslaggevende factor gebruikt. Aangezien deze poorten ook dezelfde poortprioriteit hebben, wordt het laagste poortnummer als doorslaggevende factor gebruikt, wat resulteert in de selectie van poort Fa0/3 als de rootpoort.
3. Selectie van aangewezen en niet-aangewezen havens
Aangewezen poorten zijn verantwoordelijk voor het omleiden van netwerkverkeer, terwijl niet-aangewezen poorten worden geblokkeerd om lussen te voorkomen. Net als bij de selectie van de rootpoort wordt de aangewezen poort gekozen op basis van de laagste padkosten om de rootbridge te bereiken. Het is belangrijk om te weten dat alle poorten op de rootbridge aangewezen poorten zijn.
Als de padkosten gelijk zijn, wordt de switch-ID vergeleken om de toegewezen poort te bepalen. Als de switch-ID's nog steeds gelijk zijn, wordt het lokale poortnummer gebruikt om de knoop door te hakken en wordt de switch met het laagste poortnummer als poort toegewezen.
Zodra een specifieke poort is geselecteerd, worden alle andere poorten op de switch die niet als poort zijn aangewezen, in een blokkerende status geplaatst. Dit voorkomt lussen in het netwerk en zorgt ervoor dat het verkeer in de juiste richting stroomt.
Kortom, inzicht in het proces waarmee Spanning Tree Protocol (STP) de root bridge, root port en toegewezen en niet-toegewezen poorten selecteert, is essentieel voor het voorkomen van netwerklussen die de netwerkprestaties ernstig kunnen verstoren. Netwerklussen kunnen leiden tot trage of niet-reagerende netwerken, toegenomen congestie en zelfs netwerkcrashes. Daarom is de implementatie van STP – als een veelgebruikte en effectieve methode om netwerklussen te voorkomen – cruciaal voor het behoud van een stabiel en efficiënt netwerk.
Reacties zijn gesloten.