เกณฑ์วิธีต้นไม้แบบทอดข้าม

ตัวช่วยในการหาเส้นทาง หรือ Spanning Tree Protocol

หน้าที่ของมันคือ ช่วยป้องกันการเกิด loop ได้ และก็ช่วยเสริมให้มีเส้นทางสำรอง เช่น สมมุติว่าเรามีจุดหมายปลายทางอยู่จุดหนึ่งแล้วเส้นทางนี้เกิดมีปัญหาทำให้ระบบใช้งาน

ไม่ได้เลย ก็ทำให้ระบบทั้งหมดมีปัญหาไปด้วย ตัว Spanning Tree มันก็จะมีระบบช่วยป้องกันไม่ให้ระบบหยุดการทำงาน ถ้าเส้นทางหนึ่งมีปัญหาก็

สามารถไปใช้เส้นทางอื่นได้ Redundancy ของ Spanning Tree มันทำให้ระบบมีเสถียรภาพ เพราะใช้ตลอดเวลาก็ไม่ Down ถึงแม้เส้นทางใดเส้นทางหนึ่งใช้ไม่ได้ก็ตาม

Spanning tree ก็จะมีเส้นทางขึ้นมาใช้แทนโดยรวมทำให้มีเสถียรภาพมากขึ้น

จากรูปทำให้เกิด loop ถ้ามี Spanning tree มันจะส่ง BPDU คุยกันว่าใครอยู่ตรงไหนเสร็จแล้วก็จะ

Block path ใด pathหนึ่งเพื่อไม่ให้เกิด loop เช่น ถ้าเราปิด Segmentที่ 2 ไปถ้าเกิดว่าเส้นทางใด

ทางหนึ่งใช้ไม่ได้ Switch มันจะรู้ว่าเส้นทางนี้ใช้ไม่ได้ คือเส้นทางหลักใช้ไม่ได้ให้เปิด port สำรองขึ้น

มาแทนแล้ว Block ตัวนี้แทน

ผลเสียจากการเกิดลูป (loop) ขึ้นในระบบเน็ทเวิร์ก (Network)

1.เนื่องจาก Broadcast ไม่รู้จบมากเกินไปทำให้ข้อมูลจริงส่งข้อมูลไปไม่ได้เพราะในระบบมี

แต่ Broadcast หรือ Broadcast เยอะมากจน Switch รับไม่ไหว Switchก็อาจจะหยุดการทำงาน

ไปเลยก็ได้

2.เรื่องของ Frame มันไปถึงจุดปลายทาง 2 อัน คือ ข้อมูลชุดเดียวกันไปถึงจุดหมายปลายทาง 2 ครั้ง

3.ความไม่แน่นอนของ Mac Address table ใครอยู่ port ไหนอยู่ port อะไรถ้ามีFrame

ส่งเข้ามาในตัวมันมันจะบอกส่งไปหาใคร ถ้าเกิดข้อมูลในตาราง Mac Address เปลี่ยนอยู่ตลอดเวลา

มันจะเกิดการสับสนข้อมูลอาจหาย

การหา Root Bridge

เพื่อป้องกันการเกิดลูป (loop) ในเน็ทเวิร์ก (network) อุปกรณ์สวิทช์ (switch) ทั้งหมดในเน็ทเวิร์ก จะต้องแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกัน เพื่อกำหนดจุดอ้างอิงเดียวกันในการป้องกันลูป ซึ่งจุดอ้างอิงที่ว่านี้เรียกว่า Root Bridge (Root Switch) ในกระบวนการเลือก Root Bridge นี้สวิทช์ทุกตัวจะอาศัย Bridge ID ซึ่งเป็นค่าเฉพาะตัวของสวิทช์แต่ละตัวเป็นเงื่อนไขในการเลือก โดยค่า Bridge ID มีขนาด 8 ไบท์ (byte) แบ่งออกเป็น 2 ส่วนได้แก่
1. Bridge Priority (2 ไบท์) : ระบุความสำคัญของสวิทช์นั้นๆ เมื่อเปรียบเทียบกับสวิทช์อื่นๆในเน็ทเวิร์ก โดยมีค่าได้ตั้งแต่ 0 ถึง 65,535
2. MAC Address (6 ไบท์) : เนื่องจากค่า Bridge Priority สามารถที่จะกำหนดเองได้ทำให้แต่ละ bridge มีโอกาสที่จะมี Bridge Priority เท่ากัน จึงมีการนำค่า MAC Address ของสวิทช์ ซึ่งเป็นค่าเฉพาะของแต่ละอุปกรณ์ มาเป็นส่วนหนึ่งของ Bridge ID เพื่อให้กระบวนการหา Root Bridge สามารถทำได้สมบูรณ์ สำหรับในเน็ทเวิร์กใดๆนั้นจะมี Root Bridge ได้เพียงแค่ 1 เดียวเท่านั้น โดย Bridge ที่มีค่า Bridge ID ต่ำที่สุดจะถูกเลือกให้เป็น Root Bridge ส่วน Bridge อื่นๆจะถูกเรียกว่า Non Root Bridge

กฎคือ

port ทุก port ที่อยู่บน Switch ห้าม Block ไม่มี port ไหนเลยที่ถูกปิด แล้วชื่อของ port ที่ชื่อว่า

Designated port ทั้งหมด และ Switch ที่ไม่ใช่ Root Bridgeจะต้องมีเส้นทางเดียวเท่านั้นที่จะมุ่ง

ไปยังRoot Bridge

Bridge ID

Bridge ID เป็นตัวเลือกว่าใครจะมาเป็น Root Bridge แลกเปลี่ยน BPDU แล้วก็คุยกันว่ามีค่า Cost เท่าไหร่พอมันเรียนรู้ BPDU

เรียบร้อยแล้วมันก็จะทำการ Convergen Network Block port

กฎของ Spanning tree

1.port ทุก port ของ Root Bridge จะไม่ถูก Block เลย ชื่อของ port จะเรียกว่า Designate Switch จะมีเส้นทางเดียวที่ไปยัง Root Bridge โดยดูจากค่า Cost

เลือกค่า Cost ที่ต่ำที่สุด

2.port ที่วิ่งไป Root Bridge เรียกว่า Root port 1 Switch มี 1 Root port

3.มี Designate port 1 port ต่อ Segment

4.port ที่ Block คือ Non Designate port

Bridge Protocol Data Unit

- Root Bridge ID : บ่งบอก Bridge ID ของ Root Bridge ในเน็ทเวิร์กที่สวิทช์ตัวนี้รู้จัก
- Sender Bridge ID : ระบุ Bridge ID ของตัวสวิทช์เจ้าของ BPDU Frame นี้เอง (สำหรับ BPDU ของ Root Bridge จะมีค่าของ Root Bridge ID กับ Sender Bridge ID เหมือนกัน)

Spanning tree มันจะคุยกันโดยแต่ละตัวจะส่งข้อมูลเป็นชุดข้อมูลขนาดเล็ก ที่เรียกว่า Bridge Protocal Data Unit หรือ BPDU ทุกครั้งที่ส่ง BPDU มันจะบอกว่า

ตัวไหนคือ Root Bridge หรือใครคือ Root ID จากนั้นมันก็วิ่งไปที่ root ว่ามีค่า Cost เท่าไหร่ แล้วข้อมูล BPDU ใครเป็นคนส่งก็ดูจาก portที่มันส่ง BPDU มันก็จะ

บอกว่า Root Bridge คือตัวไหน และค่า Cost เท่าไหร่

Mode การทำงานของ Spanning-Tree

ถ้า Switch มันตรวจสอบพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงอะไรเกิดขึ้นภายใน Switch และถ้ามันมีค่า cost พอที่จะเปลี่ยนสถานะมาเป็น Designated port มันก็จะทำการเปลี่ยนสถานะ

จาก Blocking ไปจนถึง Forward port ตามสถานการณ์นั้นๆ

1.Blocking มันจะไม่ส่ง user ของมันออกไปแต่จะมีการส่ง BPDU ส่งไปให้ port ที่ Block ก็คือว่า Blocking นั้นเป็นสถานะที่ไม่สามารถส่งข้อมูลได้ แต่มันสามารถรับ

BPDU ได้ ถ้าข้อมูลของ user หายไปหรือเริ่มมีการผิดปกติมันก็จะเปลี่ยนสถานะไปสู่สถานะ Listening มันจะใช้เวลาประมาณ 20 วินาที

2.Listening มันจะเริ่มเชื่อม link ขึ้นมา (Enable Link) มันจะรอฟังว่ามันจะได้เป็น Designate portหรือเปล่าจะใช้เวลารอประมาณ 15 วินาที

3.Learning มันก็จะเรียนรู้ Mac Address จากที่อื่นๆ และก็ดูว่ามีอะไรเกิดขึ้น ข้อมูลที่ถูกส่งเข้ามามันก็จะเก็บที่ Mac Table ทันทีเพื่อเก็บเป็นข้อมูลตั้งต้นใช้เวลาประมาณ15 วินาที

4.Forwarding มันจะส่งข้อมูล User ได้ตามปกติ

port ที่ Blocking จะไม่ส่ง User ของมัน แต่จะมีการส่ง BPDU ส่งไปให้ Port ที่ Block แต่ข้อมูลของ User ไม่ส่ง ถ้าเกิด หายไปหรือเริ่มมีการผิดปกติ มันก็จะเปลี่ยนจาก มาเป็น

ทันที ถ้า หายไปในช่วงระยะเวลาหนึ่งมันก็จะเปลี่ยนเป็น ประมาณ 15 วินาที ถ้ามัน Listening แล้ว port นี้ต้องเปลี่ยนตัวเองไปอีก และมันก็จะเข้าสู่ Mode Learning มันก็จะดูว่ามี

อะไรเกิดขึ้น ถ้าเกิดว่ายังไม่ได้รับ BPDU เข้ามามันก็จะ Learning ทันที ข้อมูลที่ส่งเข้ามาหาตัวมันก็จะเก็บที่ Mac Table ทันที เพื่อที่จะเก็บเป็นข้อมูลตั้งต้น พอผ่านมา 15 วินาทีมันก็

จะเข้าสู่ Mode Forwarding ทันที Forward เป็นการส่งข้อมูล User ตามปกติ

Spanning tree จะคำนวณตลอดว่า BPDU ที่ได้รับมานั้นถูกต้องหรือเปล่าได้รับจากเส้นทางเดิม Switch ตัวเดิมหรือเปล่า ถ้าหากว่าเส้นทางใดเสียหาย เท่ากับว่า port BPDU เปลี่ยน

มันก็จะเข้า step เปลี่ยนสถานะเป็น Listening การเข้าสู่ Mode ต่างๆ ของ Spaning tree ต้องใช้เวลาประมาณ 15 วินาที ถ้าหากว่า Network เสียหายการส่งข้อมูลของ User

อาจต้องรอถึง 50 วินาที จึงปรับปรุงไปเป็น Rapit Spanning tree คือ ลดสถานะบางอย่างออกไป

Rapit จะเพิ่มความสามารถโดยจะแยกสถานะของ port และสามารถเปลี่ยนสถานะของ port ให้ทำงานได้เร็วขึ้น และเพิ่มในเรื่องของ Switch ทำให้ Switch สามารถส่ง

BPDU ได้เองจากปกติ Root Bridge จะเป็นผู้ส่งเสมอทำให้เร็วขึ้น