پروتکل STP چیست؟(تکنیک های عیب یابی STP، مزایا و روش کار)

پروتکل STP بخشی جدایی ناپذیر از شبکه های اترنت است که توانایی اجتناب از Loop ها در ارائه توپولوژی قابل اعتماد را دارد.Loop ها می توانند مشکلات شدیدی مانند جریان ترافیک اضافی ایجاد کنند که می تواند منجر به بی ثباتی شبکه و کاهش عملکرد شبکه شود.

درک STP

مفهوم اساسی STP تشخیص و جلوگیری از Loop ها در یک شبکه است. این کار با ایجاد یک توپولوژی منطقی انجام می شود پروتکل STP تمام مسیرهای اضافی را حذف می کند، که سپس به اندازه کافی مسیر فعال باقی می ماند.

چرا به STP نیاز داریم؟

تصور کنید چندین سوئیچ به هم متصل شده‌اند و بین آن‌ها چندین مسیر برای انتقال داده وجود دارد. اگر این مسیرها به درستی مدیریت نشوند، ممکن است داده‌ها در یک حلقه بی‌نهایت به گردش درآیند و شبکه را مختل کنند. STP با شناسایی و غیرفعال کردن مسیرهای اضافی، از ایجاد این حلقه‌ها جلوگیری می‌کند.

STP چگونه کار می‌کند؟

STP یک الگوریتم است که به صورت خودکار در شبکه اجرا می‌شود و مراحل زیر را طی می‌کند:

1. انتخاب Root: در ابتدا، یکی از سوئیچ‌ها به عنوان ریشه شبکه انتخاب می‌شود. این سوئیچ معمولاً سوئیچی است که کمترین مقدار Bridge ID را دارد.
2. ساختSpanning Tree: پس از انتخاب ریشه، STP یک درخت پوشا (Spanning Tree) در شبکه ایجاد می‌کند. این درخت پوشا شامل تمام سوئیچ‌ها و لینک‌های لازم برای اتصال همه دستگاه‌ها به ریشه است.
3. غیرفعال کردن پورت‌های اضافی: پورت‌هایی که در درخت پوشا قرار ندارند، غیرفعال می‌شوند تا از ایجاد حلقه جلوگیری شود. این پورت‌ها معمولاً در حالت Blocking قرار می‌گیرند.
4. تبادل BPDU: سوئیچ ها از واحدهای داده پروتکل Bridge برای اطلاع رسانی به سایر سوئیچ ها در مورد وضعیت، اولویت ها و نقش های پورت استفاده می کنند.

انواع STP

انواع مختلفی از STP وجود دارد که هر کدام از چندین جنبه متفاوت هستند:

STP کلاسیک: که شکل اصلی STP است، همگرایی بسیار کندی را ارائه می دهد.

پروتکل Rapid Spanning Tree: بهبود یافته از STP، زمان همگرایی سریع‌تری را در میان سایر ویژگی‌های اضافه شده فراهم می‌کند.

پروتکل STP چندگانه: بسیار انعطاف پذیرتر از سایر نسخه های STP است. این به این دلیل است که چندین STP ایجاد می کند. برای هر VLAN یک Spanning Tree متفاوت ایجاد میکند.

مزایای پروتکل STP

STP از Loop جلوگیری می کند و از این رو شبکه را پایدار و کارآمد می کند.

افزونگی:چندین مسیر را به سمت Root Bridge هدایت میکند.

مقیاس پذیری: حتی برای شبکه های بزرگ و پیچیده نیز مقیاس پذیر است.

محدودیت های STP

زمان همگرایی: حتی اگر RSTP و MSTP زمان همگرایی را در STP بهبود می بخشند، مدتی طول می کشد تا همگرایی حلقه ها را شناسایی و حل کند. پ

یچیدگی: ممکن است پیکربندی و عیب یابی یک شبکه STP، به خصوص شبکه های بزرگ، پیچیده باشد.

مدیریت و بهینه‌سازی پروتکل STP در شبکه‌ها

مانیتورینگ: این شامل نظارت مستمر رویدادها و وضعیت STP برای اطمینان از اینکه شبکه درست کار می کند، می شود.

پیکربندی مناسب: پارامترهای STP برای عملکرد بهینه باید با احتیاط تنظیم شوند.

اجتناب از تغییرات دستی: توصیه می شود که تنظیمات STP را به صورت دستی ویرایش نکنید، زیرا می تواند به راحتی منجر به نتایج بسیار نامطلوب شود.

گزینه های جایگزین STP را در نظر بگیرید: گاهی اوقات، بسته به آنچه مورد نظر است، فناوری های دیگری مانند کانال های پورت مجازی (VPC) یا مسیریابی لایه 3 ممکن است قابل استفاده باشند.

تکنیک های عیب یابی STP

پروتکل STP یک ابزار تکنولوژیکی بسیار قدرتمند است، اما گاهی اوقات با چالش هایی همراه است. در زیر برخی از تکنیک های رایج عیب یابی پروتکل STP آورده شده است.

درک رویدادهای STP

تغییرات توپولوژی STP: تغییرات توپولوژی مکرر را مشاهده کنید.
تغییرات وضعیت پورت: هرگونه تغییر وضعیت پورت را مشاهده کنید، به عنوان مثال، مسدود شدن پورت ها.
خطاهای BPDU: خطاهای تبادل BPDU ممکن است باعث مشکلاتی در ارتباطات یا پیکربندی داشته باشد.

راه حل های مشکلات متداول STP

بررسی خطاهای پیکربندی: مطمئن شوید که STP روی همه سوئیچ ها به درستی پیکربندی شده است.
بررسی نقش‌های پورت: بررسی کنید که آیا پورت‌ها به درستی به نقش‌ها اختصاص داده شده‌اند، یعنی آیا Root، تعیین‌شده، جایگزین یا مسدود شده است.
اتصال کابل فیزیکی: اتصال نادرست یا خطاهای فیزیکی می تواند یک دلیل باشد.
بهینه سازی تایمرهای BPDU: در صورت نیاز،حداکثر زمان تاخیر پیشروی BPDU ها را اصلاح کنید.
RSTP یا MSTP: برای همگرایی سریع‌تر، در صورت امکان از هر یک از این پروتکل‌ها استفاده کنید.

بحث Root Bridge

سوئیچ های اولویت بندی: سوئیچ ها را با شناسه ها و اولویت های پل منحصر به فرد اختصاص دهید.

به دنبال تضادهای پیکربندی باشید: بررسی کنید که آیا پارامترهای پیکربندی در همه سوئیچ ها مشابه هستند یا خیر.

Port Fast و Port Secure:اگرچه برای تسریع فرآیند انتقال پورت مفید است، اما این ویژگی ها می توانند خطراتی نیز داشته باشند. بنابراین، با تدابیر امنیتی لازم از آن استفاده عاقلانه کنید.

ابزارهای عیب یابی سیستم های مدیریت شبکه: این شامل نظارت بر رویدادهای پروتکل STP، مشاهده نمودارهای توپولوژی و انجام عیب یابی با استفاده از سیستم های NMS است.

Packet Analyzer:ا ترافیک شبکه را برای خطاهای BPDU یا هر ناهنجاری دیگری در آن تجزیه و تحلیل می کنند.

نمایش دستورات: دستورات نمایش را روی سوئیچ ها برای وضعیت STP، نقش های پورت و اطلاعات روی BPDU ها اجرا کنید.

نکات پیشگیری:

بک آپ گیری منظم: ازتنظیمات STP مرتبا بک آپ بگیرید تا در صورت بروز مشکل، به بازیابی کمک کنید.

تست و اعتبارسنجی: قبل از وارد کردن این تغییرات به شبکه تولید، ابتدا تغییرات را در یک محیط یک شبکه دیگر آزمایش کنید.

با درک رویدادهای پروتکل STP، مشکلات رایج، و ابزارهای خوب برای عیب‌یابی، یک مدیر شبکه می‌تواند اقدامات پیشگیرانه در برابر این مشکلات احتمالی ناشی از STP انجام دهد. بنابراین محیط شبکه را پایدار و قابل اعتماد میکند.

توسعه دهندگان پروتکل STP

پروتکل STP (Spanning Tree Protocol) حاصل تلاش جمعی از مهندسان و متخصصان شبکه در شرکت‌های مختلف است و به یک نفر خاص نسبت داده نمی‌شود. این پروتکل در طی سال‌ها و با مشارکت‌های متعدد توسعه یافته است.

چرا نمی‌توان یک توسعه دهنده مشخص برای STP تعیین کرد؟

• توسعه تدریجی: STP یک پروتکل پیچیده است که در طول زمان و با افزودن ویژگی‌های جدید بهبود یافته است. این فرآیند توسعه شامل مشارکت بسیاری از افراد در شرکت‌های مختلف بوده است.
• استاندارد سازی: STP به عنوان یک استاندارد شبکه توسط IEEE (موسسه مهندسان برق و الکترونیک) تدوین شده است. این استاندارد توسط کمیته‌های فنی متعددی تهیه و تصویب می‌شود که در آن اعضای مختلفی از صنایع مختلف شرکت دارند.
• بهبودهای مستمر: پروتکل STP همچنان در حال توسعه و بهبود است. نسخه‌های جدیدتری مانند RSTP و MSTP با هدف بهبود عملکرد و قابلیت‌های STP ایجاد شده‌اند.