Spanning Tree là gì? Tìm hiểu về Giao thức Spanning Tree (STP)

Blog

Spanning Tree là gì

Spanning Tree là gì? Đây có lẽ là một thuật ngữ khá mới với một số người. Dưới bài viết dưới đây, NetworkPro sẽ cung cấp 1 số thông tin đến bạn về Spanning Tree, các giao thức của Spanning Tree hiện có và cơ chế hoạt động của nó. Cùng tìm hiểu nhé!

>>> Xem thêm 6 Loại Chuẩn Mạng Không Dây Khác Nhau? Tính Năng Như Thế Nào?

>>> Xem thêm 5 Xu Hướng An Ninh Mạng Chính Cần Biết Cho Năm 2021

Spanning Tree là gì

Spanning Tree Protocol (STP) là một giao thức dùng để ngăn chặn sự lặp vòng. Giao thức này cho phép các bridge truyền thông với nhau từ đó để phát hiện vòng lặp vật lý trong mạng. 

Sau đó STP sẽ tạo một cấu trúc cây của free-loop gồm các lá và các nhánh nối toàn bộ layer 2.

Tại sao phải sử dụng Spanning Tree

Vòng lặp xảy ra trong truyền tải mạng đến từ nhiều nguyên nhân. Đa số các nguyên nhân đều là kết quả của việc cố gắng tính toán để cung cấp khả năng dự phòng. Khi một Switch hoặc link bị hỏng, thì các Switch hoặc link khác vẫn tiếp tục hoạt động. Tuy nhiên nguyên nhân các vòng lặp cũng có thể xảy ra là do lỗi. 

Broadcast Storm

Giả sử Máy A tiến hành gửi một broadcast frame vào hệ thống. Khi Switch X nhận được frame này nó sẽ đưa frame ra tất cả các port đến Switch Y. Switch Y nhận được Broadcast Frame này lại tiếp tục gửi ra tất cả các port trừ port nhận vào và quá trình frame này cứ chạy mãi một vòng giữa Switch X và Switch Y. Các Switch cứ nhân bản và flood broadcast frame này ra. Số lượng frame sẽ ngày càng lớn. Và khi Switch không còn khả năng xử lý nữa thì sẽ làm Switch bị treo.

Spanning tree là gì (3)

Trùng lặp Frame

Frame Máy tính A gửi một unicast frame đến Máy tính B và địa chỉ MAC của B chưa được cập nhật vào bảng MAC của Switch thì Switch sẽ xử lý các frame này như một flood và broadcast frame ra tất cả các port trừ port nhận vào. Và Switch X và Switch Y đều thực hiện chuyển flood frame này ra nhiều port khiến Máy tính B phải xử lý frame này 2 lần.

Giao thức STP được ra đời để giải quyết triệt để trường hợp loop, single point of failure trên Layer 2. STP được IEEE chuẩn hóa IEEE 802.1D.

Spanning tree là gì (1)

Tiến trình bầu và hoạt động của Giao thức Spanning tree là gì?

Hoạt động bầu chọn của một tiến trình STP:

– Thực hiện bầu Root – Bridge

– Bầu Root – Port

– Lựa các Designated – Port

– Blocking các Port còn lại

Chọn Root – Bridge của STP

Một khi STP được bật, các Switch sẽ gửi các gói tin BPDU (Bridge Protocol Data Unit) để trao đổi giữa các Switch với nhau. Trong tiến trình STP, BPDU là một gói tin quan trọng. BPDU chứa một thông tin quan trọng là Bridge – ID của các Switch. Với giá trị này dùng để định danh mỗi Switch khi nào tham gia tiến trình STP.

Bridge-ID dài 8 byte:

– Số Priority (2 byte): có giá trị từ 0 – 65535 mặc định là 32768

– MAC address (6byte)

Tiến trình bầu Root – Bridge được tiến hành:

– Trước tiên so sánh Switch nào có số Priority thấp nhất sẽ là Root – Bridge.

– Các Switch có số Priority bằng nhau thì qua tiến trình thứ 2 là so sánh MAC. Switch nào có MAC nhỏ nhất sẻ làm Root – Bridge. Có thể xem trên thế giới MAC là địa chỉ duy nhất không xảy ra trùng lặp được.

– Sau khi đã bầu được Root – Bridge thì chỉ có Switch làm root mới gửi BPDU ra khỏi cổng để duy trì tiến trình STP (gửi 2s/lần). Các Switch con chỉ nhận, bổ xung thông tin BPDU và Forward thông tin BPDU này.

Bầu Root – Port của STP

Sau khi đã bầu Root – bridge thì sẽ sang các Switch bầu chọn Root-Port. Root-Port là port có đường về Root – bridge có tổng cost tích lũy nhỏ nhất.

Mỗi interface của Ethernet LAN đều được gán cho một giá trị. Giá trị đó gọi là cost dùng để thực hiện tính toán của STP.

Spanning tree là gì (2)

Để xác định được cost tích lũy của một port đến Switch làm Root-bridge bạn thực hiện tính ngược từ Root về cổng đó dựa theo chiều lan truyền BPDU theo quy tắc “vào cộng ra không cộng”. 

Lựa các Designated Port

Tiếp theo STP ta thực hiện bầu Designated Port. Designated Port là Port cung cấp đường về root-bridge có tổng cost nhỏ nhất trên phân đoạn mạng bạn đang xét. Chỉ có một Designated port ứng với một link kết nối. 

Blocking các port còn lại của STP

Bước cuối cùng trong STP là đối với các port không có vai trò là Root hay Designated sẽ bị Block. Nó được gọi là Alternated port. 

Nhân tố định thời của Giao thức Spanning Tree là gì?

– Hello timer: định kỳ sau thời gian 2s sẽ gửi BPDU

– Max-age times: 20(s)

– Forward timer: 15(s)

Nếu Root-Switch chết hay port block không nhận được BPDU thì mất tầm 20s nó mới hoạt động trở lại.

Các trạng thái một tiến trình Spanning tree là gì?

Các trạng thái khi Switch khởi động:

– Disable: down

– Blocking: nhận BDPU > ko gửi BPDU > không học MAC > không forward frame.

– Leaning: nhận BDPU > gửi BPDU > học MAC > không forward frame.

– Listening: nhận BDPU > gửi BPDU > không học MAC > không forward frame

– Forwarding: nhận BDPU > gửi BPDU > học MAC > forward frame

Blocking > Listening: mất 20(s)

Listening > Leaning: mất 15(s)

Learning > Forwarding: mất 15(s)

Kết luận

Với những thông tin về Spanning Tree là gì? mà NetworkPro vừa chia sẻ đến bạn hy vọng cung cấp cho bạn thêm những kiến thức hữu ích trong lĩnh vực công nghệ thông tin. 

>>> Xem thêm Cách Tăng Tốc Độ Mạng Hiệu Quả Cho Mọi Loại Máy Tính

>>> Xem thêm Có Nên Thay Ngay Router WiFi Của Nhà Mạng Không?

Related News

0909 06 59 69

x