7.2. Giao thức Spanning Tree (Giao thức phân nhánh cây)
7.2.4. Quá trình chọn bridge gốc
Muốn xây dựng cấu trúc hình cây thì trước tiên phải có một điểm làm gốc để
đó ph
chọn ra một bridge gốc sẽ tác động đến dòng giao thông trong mạng.
Khi các switch mới đ−ợc bật điện, chúng sẽ tr
và dựa gó
Trường BID bao gồm giá trị độ ưu tiên của switch và địa chỉ MAC của switch đó.
Giá trị −u tiên mặc định của switch là 32768. Mặc định, các gói BPDU đ−ợc g−i đi i©y/lÇ
• Trên mỗi bridge không phải là gốc chỉ có một port duy nhất làm port gốc là port kết nối về gốc ngắn nhất.
đó.
Không sử dụng các port nào không đ−ợc chỉ rt gốc và port đ−ợc chỉ định làm các port đ−
định.
ợc sử dụng để chuyển dữ liệu.
liệu. Các port này đ−ợc gọi là
từ ân nhánh cho cây. Do đó việc đầu tiên là tất cả các switch trong mạng phải ao đổi các gói BPDU với nhau i này để chọn ra bridge gốc.
vào thông tin bridge ID (BID) trong các
2 g n.
H×nh 7.2.4.a. Néi dung gãi BPDU.
CD4pro.info CD4pro.info
Hình 7.2.4.b. Cấu trúc của tr−ờng BID. 2 byte đầu là giá trị −u tiên của switch. Giá
trị này nằm trong khoảng từ 0 - 65535, giá trị mặc định là 32768. 6 byte sau là địa chỉ MAC của switch.
Đầu tiên mỗi switch đều tự cho nó là gốc. Do đó trong gói BPDU đầu tiên mà mỗi switch gửi đi, trường Root BID và sender BID đều có giá trị ưu tiên và địa chỉ MAC của chính nó. Sau đó mỗi switch sẽ lần l−ợt nhận đ−ợc các goi BPDU từ những switch khác. Mỗi khi switch nhận đ−ợc một gói BPDU có tr−ờng Root BID thấp hơn Root BID nó đang có thì nó sẽ thay thế Root BID thấp hơn vào gói BPDU rồi gửi đi. Cứ nh− vậy, cuối cùng các switch sẽ thống nhất đ−ợc với nhau switch nào có BID thấp nhất làm bridge gốc.
Hình 7.2.4.c. Một ví dụ về nội dung gói BPDU đầu tiên của Cat - A gửi đi.
Nếu không cấu hình gì cả, giá trị mặc định trên các switch đều bằng nhau và bằng 32768. Do vậy switch nào nào có địa chỉ MAC nhỏ nhất (địa chỉ MAC thì
không bao giờ trùng nhau giữa các switch) sẽ có BID nhỏ nhất và switch đó sẽ làm gốc. Người quản trị mạng muốn tác động vào việc quyết định chọn bridge gốc thì
CD4pro.info CD4pro.info
có thể cài đặt giá trị −u tiên của switch nhỏ hơn giá trị mặc định, khi đó BID của switch sẽ có giá trị nhỏ hơn. Tuy nhiên bạn chỉ lên làm điều này khi bạn nắm rõ luồng giao thông trong mạng của mình.
Hình 7.2.4.d. Sau một quá trinh trao đổi gói BPDU, các switch sẽ chọn ra đ−ợc switch nào có BID nhỏ nhất làm gốc.
7.2.5. Các trạng thái port Spanning - Tree.
Thông tin trao đổi của các giao thức phải mất một khoảng thời gian mới truyền đi hết cho toàn bộ hệ thống mạng. Khi một phân nào đó của cấu trúc mạng bị thay đổi thì cả hệ thống không thể nhận biết đ−ợc điều này cùng một lúc và ngay lập tức mà phải lần l−ợt sau đó một khoảng thời gian. Đó chính là thời gian trễ lan truyền. Chính vì vậy, nếu switch đổi trạng thái của một port từ thụ động sang hoạt
động ngay lập tức có thể sẽ gây ra vòng lặp.
Trên switch sử dụng giao thức Spanning - Tree, mỗi port sẽ ở một trong năm trạng thái nh− hình 7.2.5.a.
ở trạng thái khoá, port chỉ nhận gói BPDU. Các gói dữ liệu khác sẽ bị huỷ bỏ và không hề có học địa chỉ ở trạng thái này. Mất khoảng 20 giây để chuyển từ trạng thái này sang trạng thái kế tiếp là trạng thái nghe.
CD4pro.info CD4pro.info
Hình 7.2.5.a. Các trạng thái port Spanning - Tree. Khi kết nối bắt đầu đ−ợc mở lên, trạng thái đầu tiên của port là trạng thái khoá (Blocking). Sau khi thuật toán Spanning - Tree tính toán xong và chọn port đó là port gốc hay là port chỉ định của
một segment LAN thì port sẽ đ−ợc lần l−ợt chuyển sang trạng thái nghe (Listenning), trạng thái học (Learning) và cuối cùng trạng thái truyền dữ liệu
(Forwarding).
ở trạng thái nghe, switch chỉ xác định xem port này có kết nối về gốc với chi phí thấp nhất hay không, có tạo vòng lặp hay không. Nếu kết quả port này không đ−ợc chọn làm port gốc và cũng không đ−ợc chỉ định làm port nối vào một segment LAN nào thì port sẽ đ−ợc đ−a trở về trạng thái khoá. Trạng thái nghe kéo dài khoảng 15 giây, khoảng thời gian này gọi là thời gian chờ chuyển trạng thái (Forward delay). Trong trạng thái nghe, port vẫn không chuyển gói dữ liệu, ch−a học địa chỉ MAC, vẫn chỉ xử lý gói BPDU thôi.
Sau đó, port chuyển từ trạng thái nghe sang trạng thái học. ở trạng thái này, port ch−a chuyển dữ liệu của user nh−ng đã bắt đầu học địa chỉ MAC từ các gói dữ
liệu nhận đ−ợc và vẫn xử lý gói BPDU. Trạng thái học kéo dài khoảng 15 giây và khoảng thời gian này cũng đ−ợc gọi thời gian chờ chuyển trạng thái (Forward delay).
Sau cùng, port chuyển từ trạng thái học sang trạng thái truyền dữ liệu. ở trạng thái này, port thực hiện truyền dữ liệu của user, học địa chỉ MAC đồng thời vẫn xử lý gọi BPDU.
CD4pro.info CD4pro.info
Một port có thể rơi vào trạng thái không hoạt động (disable). Trạng thái này là do người quản trị cài đặt cho port bằng lệnh shutdown hoặc do chính bản thân port không có kết nối hoặc bị h−, không hoạt động đ−ợc.
Khoảng thời gian của mỗi trạng thái nh− đã nêu ở trên là khoảng thời gian mặc định đ−ợc tính cho một hệ thống mạng có tối đa 7 switch trên một nhánh tính tõ gèc.