IEEE 802.1D Spanning Tree Protocol (STP)

IEEE 802.1D nima?

IEEE 802.1D — bu Spanning Tree Protocol (STP) ning standart spesifikatsiyasi bo‘lib, tarmoqda Layer 2 darajasida forwarding loop (trafikning cheksiz aylanishi) muammosini hal qiladi. Bu protokol tarmoq topologiyasida bir nechta zaxira (redundant) ulanishlar mavjud bo‘lganda ham siklning oldini oladi va tarmoqning barqaror ishlashini ta’minlaydi.

Masalan:
Agar switchlar bir nechta ulanish orqali o‘zaro bog‘langan bo‘lsa, broadcast paketlar siklda doimiy ravishda aylanib yuradi. STP ushbu siklni bartaraf etish uchun ba'zi portlarni vaqtinchalik bloklaydi va faqat kerakli portlarni ishlatib, daraxtsimon (spanning tree) topologiya yaratadi.

STP qanday ishlaydi?

1. BPDU paketlari orqali muloqot:
   Switchlar bir-birlari bilan Bridge Protocol Data Unit (BPDU) paketlari orqali muloqot qiladi. BPDU lar yordamida switchlar tarmoqning qaysi qismida joylashganligini va kim root bridge ekanligini aniqlaydi.
2. Root Bridge ni aniqlash:
• STP tarmoqdagi barcha switchlar orasidan Root Bridge deb ataladigan asosiy switchni tanlaydi.
• Root Bridge — bu daraxtsimon topologiyaning markazida joylashgan switch bo‘lib, barcha boshqa switchlar unga yo‘llarni aniqlaydi.
3. Port rollarini belgilash:
   Har bir switch o‘z portlarini Root Port, Designated Port va Blocked Port rollariga bo‘ladi:
• Root Port (RP):
  Root bridge ga eng qisqa yo‘l orqali bog‘langan port. Har bir switchda faqat bitta root port bo‘ladi.
• Designated Port (DP):
  Segmentdagi asosiy port bo‘lib, boshqa qurilmalarga va switchlarga trafikni uzatadi. Segmentda faqat bitta faol designated port bo‘lishi kerak.
• Blocked Port:
  Forwarding siklini oldini olish uchun trafikni bloklaydigan port. Bu port orqali trafik uzatilmaydi, lekin BPDU larni qabul qiladi.
4. Port holatlaridan o‘tish:
   Portlar tarmoqda siklni oldini olish uchun quyidagi ketma-ketlikda holatlarni o‘zgaradi:
• Blocking: Port faqat BPDU larni qabul qiladi, lekin boshqa trafikni uzatmaydi.
• Listening: Port BPDU larni yuborishi va qabul qilishi mumkin, lekin trafik uzatilmaydi.
• Learning: Port MAC manzil jadvalini trafik asosida yangilaydi, lekin boshqa trafikni uzatmaydi.
• Forwarding: Port barcha tarmoq trafigini uzatishi mumkin.
• Disabled: Port administrativ ravishda o‘chirilgan (shutdown).

Root Bridge tanlash jarayoni

Root Bridge tanlashda switchlar quyidagi qoidalarga amal qiladi:

1. Bridge Priority:
• Har bir switchda Bridge Priority qiymati bo‘ladi (standart bo‘yicha 32768).
• Eng past Bridge Priority qiymatiga ega switch root bridge bo‘ladi.
2. MAC Manzil:
• Agar Bridge Priority qiymati teng bo‘lsa, eng past MAC manziliga ega switch root bridge bo‘lib tanlanadi.

Masalan:
Agar tarmoqda ikki switch bo‘lsa va ikkalasining ham Bridge Priority qiymati 32768 bo‘lsa, 0062.ec9d.c500 MAC manziliga ega switch 0081.c4ff.8b00 MAC manziliga ega switchdan ustun bo‘ladi va root bridge sifatida tanlanadi.

Port Rollari haqida batafsil

1. Root Port (RP): Masalan: Agar root bridge dan boshqa switchga ikki yo‘l mavjud bo‘lsa, yo‘llarning narxi (path cost) hisoblab chiqiladi va eng past narxli yo‘l tanlanadi.
• Bu port switchning root bridge ga eng qisqa yo‘li orqali ulanadi.
• Har bir switchda faqat bitta root port bo‘lishi mumkin.
2. Designated Port (DP):
• Bu port segmentdagi asosiy port bo‘lib, boshqa qurilmalarga yoki switchlarga trafikni uzatadi.
• Har bir segmentda faqat bitta designated port bo‘ladi.
3. Blocked Port:
• Bu port forwarding siklini oldini olish uchun vaqtinchalik bloklanadi.
• Port BPDU larni qabul qiladi, lekin boshqa trafikni uzatmaydi.

Port holatlari haqida batafsil

Portlar quyidagi bosqichlarda tarmoq siklini oldini olish uchun turli holatlardan o‘tadi:

1. Blocking:
• Port faqat BPDU larni qabul qiladi va boshqa trafikni uzatmaydi.
2. Listening:
• Port BPDU larni yuborishi va qabul qilishi mumkin, lekin boshqa trafik uzatilmaydi.
• Bu holat 15 soniya davom etishi mumkin.
3. Learning:
• Port trafikdan MAC manzillarni o‘rganadi va MAC jadvalini yangilaydi, lekin hali ham trafik uzatilmaydi.
• Bu holat ham 15 soniya davom etadi.
4. Forwarding:
• Port barcha tarmoq trafigini uzatishi mumkin. Bu portning yakuniy faol holati hisoblanadi.
5. Disabled:
• Port administrativ ravishda o‘chirilgan va tarmoq faoliyatida ishtirok etmaydi.

STP ning kamchiliklari

1. Sekin konvergensiya:
• STP portlarni blocking dan forwarding holatiga o‘tkazish uchun 30-50 soniya vaqt talab qiladi, bu esa tarmoqda vaqtinchalik kechikishlarga olib keladi.
2. Bir daraxtsimon topologiya:
• 802.1D faqat bitta VLAN uchun ishlaydi, bu esa yirik tarmoqlarda samaradorlikni pasaytiradi.

STP protokolining rivojlantirilgan versiyalari

IEEE 802.1D ning cheklovlarini bartaraf etish uchun quyidagi yangi protokollar ishlab chiqilgan:

1. 802.1W (Rapid Spanning Tree Protocol – RSTP):
• Konvergensiya vaqti qisqartirilgan, portlar 6 soniya ichida forwarding holatiga o‘tishi mumkin.
2. Per-VLAN Spanning Tree Plus (PVST+):
• Har bir VLAN uchun alohida STP topologiyasini boshqaradi.
3. 802.1S (Multiple Spanning Tree Protocol – MST):
• Bir nechta VLAN lar uchun umumiy daraxtsimon topologiyani boshqaradi.

Xulosa

IEEE 802.1D Spanning Tree Protocol tarmoqda zaxira ulanishlar mavjud bo‘lganda forwarding sikllarining oldini oladi. Hozirda zamonaviy tarmoqlarda RSTP va MSTP kabi tezkor va samarali protokollar keng qo‘llaniladi.