Y protocol coed sy'n rhychwantu, weithiau cyfeirir ato fel coeden sy'n rhychwantu, yw waze neu mapquest rhwydweithiau Ethernet modern, gan gyfeirio traffig ar hyd y llwybr mwyaf effeithlon yn seiliedig ar amodau amser real.
Yn seiliedig ar algorithm a grëwyd gan y gwyddonydd cyfrifiadurol Americanaidd Radia Perlman tra roedd hi'n gweithio i Gorfforaeth Offer Digidol (DEC) ym 1985, prif bwrpas rhychwantu coeden yw atal cysylltiadau diangen a dolennu llwybrau cyfathrebu mewn cyfluniadau rhwydwaith cymhleth. Fel swyddogaeth eilaidd, gall rhychwantu coeden lwybro pecynnau o amgylch smotiau trafferthion i sicrhau bod cyfathrebiadau'n gallu gwyntio trwy rwydweithiau a allai fod yn profi aflonyddwch.
Rhychwantu Topoleg Coed yn erbyn Topoleg Ring
Pan oedd sefydliadau newydd ddechrau rhwydweithio eu cyfrifiaduron yn yr 1980au, un o'r cyfluniadau mwyaf poblogaidd oedd y rhwydwaith cylch. Er enghraifft, cyflwynodd IBM ei dechnoleg cylch tocyn perchnogol ym 1985.
Mewn topoleg rhwydwaith cylch, mae pob nod yn cysylltu â dau arall, un sy'n eistedd o'i flaen ar y cylch ac un sydd wedi'i leoli y tu ôl iddo. Mae signalau ond yn teithio o amgylch y cylch i un cyfeiriad, gyda phob nod ar hyd y ffordd yn trosglwyddo unrhyw becyn a phob pecyn yn dolennu o amgylch y cylch.
Er bod rhwydweithiau cylch syml yn gweithio'n iawn pan nad oes ond llond llaw o gyfrifiaduron, mae modrwyau'n dod yn aneffeithlon pan fydd cannoedd neu filoedd o ddyfeisiau'n cael eu hychwanegu at rwydwaith. Efallai y bydd angen i gyfrifiadur anfon pecynnau trwy gannoedd o nodau dim ond i rannu gwybodaeth ag un system arall mewn ystafell gyfagos. Mae lled band a thrwybwn hefyd yn dod yn broblem pan na all traffig lifo i un cyfeiriad yn unig, heb unrhyw gynllun wrth gefn os bydd nod ar hyd y ffordd yn torri neu ormod o dagfeydd.
Yn y 90au, wrth i Ethernet fynd yn gyflymach (100Mbit/eiliad. Cyflwynwyd Ethernet Cyflym ym 1995) a daeth cost rhwydwaith Ethernet (pontydd, switshis, ceblau) yn sylweddol rhatach na chylch tocyn, enillodd rhychwantu coeden Lan Topology Wars a thoken Lan Topology, Fadiodd ffonio i ffwrdd yn gyflym.
Sut mae Coeden Rhychwantu yn Gweithio
Mae rhychwantu coeden yn brotocol anfon ymlaen ar gyfer pecynnau data. Mae'n gop traffig un rhan a pheiriannydd sifil un rhan ar gyfer y priffyrdd rhwydwaith y mae data'n teithio drwyddo. Mae'n eistedd yn haen 2 (haen cyswllt data), felly mae'n ymwneud yn syml â symud pecynnau i'w cyrchfan briodol, nid pa fath o becynnau sy'n cael eu hanfon, neu'r data sydd ynddynt.
Mae rhychwantu coeden wedi dod mor hollbresennol nes bod ei defnydd yn cael ei ddiffinio yn ySafon Rhwydweithio IEEE 802.1D. Fel y'i diffinnir yn y safon, dim ond un llwybr gweithredol all fodoli rhwng unrhyw ddau bwynt terfyn neu orsaf er mwyn iddynt weithredu'n iawn.
Mae Coeden Rhychwantu wedi'i gynllunio i ddileu'r posibilrwydd y bydd data sy'n pasio rhwng segmentau rhwydwaith yn mynd yn sownd mewn dolen. Yn gyffredinol, mae dolenni yn drysu'r algorithm anfon ymlaen sydd wedi'i osod mewn dyfeisiau rhwydwaith, gan ei wneud fel nad yw'r ddyfais bellach yn gwybod ble i anfon pecynnau. Gall hyn arwain at ddyblygu fframiau neu anfon pecynnau dyblyg i gyrchfannau lluosog. Gall negeseuon gael eu hailadrodd. Gall cyfathrebiadau bownsio'n ôl i anfonwr. Gall hyd yn oed ddamwain rhwydwaith os bydd gormod o ddolenni yn dechrau digwydd, gan fwyta lled band heb unrhyw enillion sylweddol wrth rwystro traffig arall heb eu dolennu rhag mynd drwodd.
Y protocol coed rhychwantuyn stopio dolenni rhag ffurfiotrwy gau pob llwybr ond un posib ar gyfer pob pecyn data. Mae switshis ar rwydwaith yn defnyddio coeden sy'n rhychwantu i ddiffinio llwybrau gwreiddiau a phontydd lle gall data deithio, a chau llwybrau dyblyg yn swyddogaethol, gan eu gwneud yn anactif ac na ellir eu defnyddio tra bod llwybr sylfaenol ar gael.
Canlyniad hyn yw bod cyfathrebiadau rhwydwaith yn llifo'n ddi -dor waeth pa mor gymhleth neu helaeth y daw rhwydwaith. Mewn ffordd, mae rhychwantu coeden yn creu llwybrau sengl trwy rwydwaith ar gyfer data i deithio gan ddefnyddio meddalwedd yn yr un ffordd ag y gwnaeth peirianwyr rhwydwaith gan ddefnyddio caledwedd ar yr hen rwydweithiau dolen.
Buddion ychwanegol o goeden sy'n rhychwantu
Y prif reswm sy'n rhychwantu coeden yw dileu'r posibilrwydd o lwybro dolenni o fewn rhwydwaith. Ond mae yna fanteision eraill hefyd.
Oherwydd bod rhychwantu coeden yn gyson yn chwilio am ac yn diffinio pa lwybrau rhwydwaith sydd ar gael i becynnau data deithio drwyddynt, gall ganfod a yw nod sy'n eistedd ar hyd un o'r prif lwybrau hynny wedi bod yn anabl. Gall hyn ddigwydd am amryw resymau yn amrywio o fethiant caledwedd i gyfluniad rhwydwaith newydd. Gall hyd yn oed fod yn sefyllfa dros dro yn seiliedig ar led band neu ffactorau eraill.
Pan fydd rhychwantu coed yn canfod nad yw llwybr cynradd yn weithredol mwyach, gall agor llwybr arall a oedd wedi'i gau o'r blaen yn gyflym. Yna gall anfon data o amgylch y fan a'r lle, gan ddynodi'r Detour yn y pen draw fel y llwybr cynradd newydd, neu anfon pecynnau yn ôl i'r bont wreiddiol pe bai ar gael eto.
Er bod y goeden rychwantu wreiddiol yn gymharol gyflym wrth wneud y cysylltiadau newydd hynny yn ôl yr angen, yn 2001 cyflwynodd yr IEEE y protocol coed rhychwantu cyflym (RSTP). Cyfeiriwyd ato hefyd fel fersiwn 802.1W o'r protocol, cynlluniwyd RSTP i ddarparu adferiad sylweddol gyflymach mewn ymateb i newidiadau rhwydwaith, toriadau dros dro neu fethiant llwyr cydrannau.
Ac er bod RSTP wedi cyflwyno ymddygiadau cydgyfeirio llwybr newydd a rolau porthladd pont i gyflymu'r broses, fe'i cynlluniwyd hefyd i fod yn ôl -gydnaws yn llwyr â'r goeden rychwantu wreiddiol. Felly mae'n bosibl i ddyfeisiau gyda'r ddau fersiwn o'r protocol weithredu gyda'i gilydd ar yr un rhwydwaith.
Diffygion o goeden sy'n rhychwantu
Tra bod rhychwantu coeden wedi dod yn hollbresennol dros y blynyddoedd lawer ar ôl ei chyflwyno, mae yna rai sy'n dadlau ei fodMae amser wedi dod. Y bai mwyaf ar goeden sy'n rhychwantu yw ei fod yn cau dolenni posib o fewn rhwydwaith trwy gau llwybrau posibl lle gallai data deithio. Mewn unrhyw rwydwaith penodol sy'n defnyddio rhychwantu coeden, mae tua 40% o'r llwybrau rhwydwaith posibl ar gau i ddata.
Mewn amgylcheddau rhwydweithio hynod gymhleth, fel y rhai a geir mewn canolfannau data, mae'r gallu i gynyddu'n gyflym i ateb y galw yn hollbwysig. Heb y cyfyngiadau a osodir gan goeden rhychwantu, gallai canolfannau data agor llawer mwy o led band heb yr angen am galedwedd rhwydweithio ychwanegol. Mae hon yn fath o sefyllfa eironig, oherwydd amgylcheddau rhwydweithio cymhleth yw pam y crëwyd rhychwantu coeden. Ac yn awr mae'r amddiffyniad a ddarperir gan y protocol yn erbyn dolennu, mewn ffordd, yn dal yr amgylcheddau hynny yn ôl o'u potensial llawn.
Datblygwyd fersiwn wedi'i fireinio o'r protocol o'r enw Coeden Rhychwantu Multipltance (MSTP) i gyflogi rhith-LANs a galluogi i fwy o lwybrau rhwydwaith fod ar agor ar yr un pryd, gan barhau i atal dolenni rhag ffurfio. Ond hyd yn oed gyda MSTP, mae cryn dipyn o lwybrau data posib yn parhau i fod ar gau ar unrhyw rwydwaith penodol sy'n defnyddio'r protocol.
Bu llawer o ymdrechion annibynnol ansafonol i wella cyfyngiadau lled band rhychwantu coeden sy'n rhychwantu dros y blynyddoedd. Er bod dylunwyr rhai ohonynt wedi hawlio llwyddiant yn eu hymdrechion, nid yw'r mwyafrif yn hollol gydnaws â'r protocol craidd, sy'n golygu bod angen i sefydliadau naill ai ddefnyddio'r newidiadau ansafonol ar bob un o'u dyfeisiau neu ddod o hyd i ryw ffordd i ganiatáu iddynt fodoli gyda switshis yn rhedeg coeden rhychwantu safonol. Yn y rhan fwyaf o achosion, nid yw costau cynnal a chefnogi blasau lluosog o goeden sy'n rhychwantu yn werth yr ymdrech.
A fydd rhychwantu coeden yn parhau yn y dyfodol?
Ar wahân i'r cyfyngiadau mewn lled band oherwydd rhychwantu llwybrau rhwydwaith cau coed, nid oes llawer o feddwl nac ymdrech yn cael ei roi i ddisodli'r protocol. Er bod IEEE weithiau'n rhyddhau diweddariadau i geisio ei wneud yn fwy effeithlon, maent bob amser yn ôl yn gydnaws â fersiynau presennol o'r protocol.
Ar un ystyr, mae rhychwantu coeden yn dilyn rheol “os nad yw wedi torri, peidiwch â'i drwsio.” Mae rhychwantu coed yn rhedeg yn annibynnol yng nghefndir y mwyafrif o rwydweithiau i gadw traffig i lifo, atal dolenni sy'n ysgogi damweiniau rhag ffurfio, a llwybro traffig o amgylch smotiau trafferthion fel nad yw defnyddwyr terfynol byth yn gwybod a yw eu rhwydwaith yn profi amhariadau dros dro fel rhan o'i ran o'i ddydd i bob dydd i ddydd i gweithrediadau dydd. Yn y cyfamser, ar y backend, gall gweinyddwyr ychwanegu dyfeisiau newydd at eu rhwydweithiau heb ormod o feddwl a fyddant yn gallu cyfathrebu â gweddill y rhwydwaith neu'r byd y tu allan ai peidio.
Oherwydd hynny i gyd, mae'n debygol y bydd rhychwantu coeden yn parhau i gael ei defnyddio am flynyddoedd lawer i ddod. Efallai y bydd rhai mân ddiweddariadau o bryd i'w gilydd, ond mae'n debyg bod y protocol coed sy'n rhychwantu craidd a'r holl nodweddion critigol y mae'n eu perfformio yma i aros.
Amser Post: Tach-07-2023
