تعمل الـ Switches التابعة لـ Cisco اليوم بشكل
افتراضي مستخدمةً بروتوكول الـ RSTP بدلاً من الـ STP فهو يعمل بشكل افتراضي ولا يحتاج الى أي تدخل واعدادات حتى ولو
كانت بعض الـ Switches
في الشبكة تعمل وفق الـ RSTP والبعض الآخر وفق الـ STP تستطيع هذه الـ Switches التفاهم فيما بينها ومنع أي Looping داخل الشبكة.
متى برزت الحاجة
لوجود أكثر من STP في نفس بنية الشبكة:
مر سابقاً عند الحديث عن الـ STP أن منظمة IEEE وضعت المعيار
الأول لعمل الـ STP
والذي كان يحمل المعرف IEEE 802.1D وقد نشر هذا المعيار في ١٩٩٠م. ومن المهم معرفة تلك الحقبة
الزمنية لمعرفة التدرج الحاصل. في ذلك الوقت لم تبدأ Cisco في انتاج أجهزة
الـ Switches
بعد، ولم تكن أيضاً الـ VLAN قد وجدت بعد. في أواسط عام ١٩٩٠م ظهرت الـ VLAN على المشهد، ومع
هذا البروز للـ VLAN برز تحدي للـ STP الموجود في ذلك
الوقت لأنه كان يتعامل مع شبكة واحدة فقط وهي ما أطلق عليها Common Spanning Tree (CST)،
وهنا برزت الحاجة لإيجاد للبحث عن multiple
spanning trees ليتم موازنة حركة
البيانات بين الوسائط الموجودة بالشبكة. في المثال أدناه بنيتين مختلفتين للـ STP على نفس الجهاز SW3 بسبب وجود شبكتين افتراضيتين VLAN1,VLAN2.
إن
معرفة تتابع الأحداث الزمنية التي مر بها بروتوكول الـ STP يوضح
السبب الذي دفع بعض مصنعي الأجهزة مثل Cisco الى اصدار العديد من المميزات الخاصة بأجهزته بناءً على ذلك
التطور. فقد قامت Cisco
مثلاً بإنشاء مفهوم الـ Per VLAN Spanning Tree والذي يعالج الإشكالية الموضحة في الرسمة أعلاه. التتابع في أحداث
تطور الـ STP يمكن تلخيصه فيما يلي:
1.
عندما كانت الـ STP هي
المعيار الوحيد الموجود وذلك في التسعينات وكانت تعمل تحت 802.1D قامت
حينها Cisco بإنشاء نسختها الخاصة من ذلك المعيار وهي Per VLAN Spanning
Tree Plus (PVST+) والتي كانت بنية واحدة
من الـ STP
لكل VLAN.
2.
عندما أصدرت IEEE نسختها المطورة RSTP
وفق المعيار 802.1w في عام ٢٠٠١م قامت Cisco أيضاً بتطوير نسختها من PVST+
لتكون Rapid
PVST+ (RPVST+) والتي قدمت
مميزات إضافية عن تلك الموجودة في RSTP
والتي منها بنية واحدة من الـ RSTP
لكل VLAN.
3.
لم تتبنى IEEE الـ PVST+ أو RPVST+ الخاص بـ Cisco مع جودته وتميزه وإنما أصدرت نسختها الجديد والتي قامت بتسميتها Multiple
Spanning Tree (MSTP) والتي
عرفتها في معيارها رقم 802.1Q ثم نسختها الأخيرة في المعيار 802.1s.
اليوم
أجهزة Cisco
Catalyst تعطينا ثلاث خيارات عن الرغبة
في إعداد وضع الـ STP
مع ملاحظة أنها لا تدعم عمل STP أو RSTP في حال كون الشبكة ذات بنية واحدة (CST)
وبإمكانها عوضاً عن ذلك استخدام PVST+
أو RPVST+ أو MSTP
والجدول
أدناه يوضح ذلك
|
الأسم |
الأساس المبني عليه |
عدد البنى |
معيار IEEE |
معيار الاعداد |
|
STP |
STP |
1 (CST) |
802.1D |
غير معرف |
|
PVST+ |
STP |
1/VLAN |
802.1D |
pvst |
|
RSTP |
RSTP |
1 (CST) |
802.1w |
غير معرف |
|
Rapid PVST+ |
RSTP |
1/VLAN |
802.1w |
rapid-pvst |
|
MSTP |
RSTP |
١ أو اكثر |
802.1s |
mstp |
لفهم فكرة عمل الـ multiple spanning tree يجب أن نأخذ في الاعتبار الـ VLAN trunking وهذا أحد الأسباب التي
جعلت الـ RSTP
وMSTP تدرج ضمن المعيار 802.1Q المعني بالدرجة الأولى
بالـ VLAN. ولتوضيح الأمر فلقد أعادت IEEE تعريف الـ BID وقامت بإجراء بعض التعديلات في قيمه لتمكن من عمل
الـ multiple spanning tree. في الأساس كان لكل جهاز Switch هويته الخاصة BID والتي تحوي 8-Byte مقسمة الى قسمين أساسيين (Priority value 2-Byte) و (MAC Address 6-Byte) وما تم هو إعادة ترتيب حقل الأولوية
بحيث تم تقسيمه لقسمين الأول لحقل الأولوية والثاني كتمديد لهوية النظام والذي
بدوره يحمل رقم الـ VLAN كما هو موضح في الشكل أدناه.
أجهزة Cisco تمكن من إجراء الاعدادات
على الـ Bid ولكن فقط فيما يخص حقل الأولوية ولا
يمكن إجراء أي تعديلات على عنوان الـ MAC
Address.
ومن المهم ملاحظة أن قيمة حقل الأولوية تتبع قاعدة معينة ولا يمكن إضافتها بشكل
عشوائي فالقيمة يجب أن تكون من مضاعفات العدد 4096 والجدول أدناه يوضح الفكرة حيث
الأربعة أرقام الأولى تتغير بشكل متسلسل بينما تبقى الإثني عشر رقماً الأخيرة على
وضعها أصفاراً.
|
الرقم ثنائياً مكون من 16 Bits |
الرقم عشرياً |
الرقم ثنائياً مكون من 16 Bits |
الرقم عشرياً |
|
0000 0000 0000 0000 |
0 |
1000 0000 0000 0000 |
32768 |
|
0001 0000 0000 0000 |
4096 |
1001 0000 0000 0000 |
36864 |
|
0010 0000 0000 0000 |
8192 |
1010 0000 0000 0000 |
40960 |
|
0011 0000 0000 0000 |
12288 |
1011 0000 0000 0000 |
45056 |
|
0100 0000 0000 0000 |
16384 |
1100 0000 0000 0000 |
49152 |
|
0101 0000 0000 0000 |
20480 |
1101 0000 0000 0000 |
53248 |
|
0110 0000 0000 0000 |
24576 |
1110 0000 0000 0000 |
57344 |
|
0111 0000 0000 0000 |
28672 |
1111 0000 0000 0000 |
61440 |
يظهر الجدول أعلاه ١٦ قيمة يمكن استخدامها في
حقل الأولوية عند الرغبة في تحديد الـ root
switch
وهو كما مر سابقاً صاحب القيمة الأقل. وعند اختيار القيمة لابد من الأخذ في
الاعتبار أن Cisco تمكن مهندس الشبكة من تحديد الـ switch الأساسي ليكون هو الـ root switch كما تعطيه إمكانية تحديد الـ switch الثاني ليكون البديل مما يعني ضرورة العناية باختيار
رقمي الأولوية لهما بشكل صحيح.
آلية استخدام الـ switch لرقم الأولوية ولـ "تمديد هوية
النظام"
في أجهزة Cisco Catalyst يتم تحديد الأولية عن طريق التحكم في
الرقم المكون من 16 Bits الموضح في الجدول أعلاه، يوضح الجدول قيم الأولوية
الممكن استخدامها والتي تتكون من 4 Bits وأما ما يخص الـ 12 Bits
المتبقية والتي تخص "تمديد هوية النظام" والتي تحوي رقم
الـ VLAN فالمثال أدناه يوضح آلية استخدام الـ
Switch لكلٍ من رقم الأولوية وقيمة
"تمديد هوية النظام"
في هذا المثال تمثل الخطوة الأولى إعداد رقم
الأولوية والذي تُظهر قيمته 32768 وهو الرقم او القيمة الافتراضية لأي جهاز Switch ، والخطوة الثانية
تمثل رقم الـ VLAN
والذي يساوي في هذا المثال ٩ وبالتالي فإن تمثيل الرقم ٩ ثنائياً يكون كما هو موضح
في هذه الخطوة 0000 0000 1001، والخطوة الثالثة هي باختصار عملية الدمج والجمع بين الخطوتين
السابقتين رقم الأولوية ورقم الـ VLAN.
ولتوضيح المثال السابق عملياً، فإن الذي تم هو
أننا قمنا بإعطاء الـ root switch قيمة أولوية (24576) وذلك باستخدام الأمر:
spanning-tree vlan 9 priority 24576
بينما جهاز الـ switch الآخر والمحلي
في نفس الشبكة يملك القيمة الافتراضية (32768) ويمكن كذلك إعطاؤه إياها وفق الأمر:
spanning-tree vlan 9 priority 32768
ولتوضيح ما يقوم به الـ switch من استخدامه
لرقمي الأولوية ورقم "تمديد هوية النظام" للجهازين وذلك ما تم إيضاحه
سابقاً تكون القيم كالتالي:
· Root switch: رقم أولوية (24576) +٩
قيمة (VLAN ID) = 24585
· Local switch: رقم أولوية (32768) +٩
قيمة (VLAN ID) = 32777
والمخرجات أدناه توضح وتؤكد هذه
الحسابات المنطقية
