Необходимые определения

Алгоритм STA формализует сеть (рис. 16.1, а) в виде графа (рис. 16.1, б), верши­нами которого являются коммутаторы и сегменты сети.

Сегмент — связная часть сети, не содержащая коммутаторов (и маршрутиза­торов). Сегмент может быть разделяемым (во время создания алгоритма STA это был единственный тип сегмента) и включать устройства физического уров­ня: повторители/концентраторы, существование которых коммутатор, будучи устройством канального уровня, «не замечает». Сегодня сегмент часто представ­ляет собой дуплексный двухточечный канал между смежными портами двух коммутаторов.

Алгоритм покрывающего дерева обеспечивает построение древовидной тополо­гии связей с единственным путем минимальной длины от каждого коммутатора и от каждого сегмента до некоторого выделенного корневого коммутатора — корня дерева. Единственность пути гарантирует отсутствие петель, а минималь­ность расстояния — рациональность маршрутов следования трафика от перифе­рии сети к ее магистрали, роль которой исполняет корневой коммутатор.

Рис. 16.1. Формализованное представление сети в соответствии с алгоритмом STA

В качестве расстояния в STA используется метрика, традиционная для протоко­лов маршрутизации, — величина, обратно пропорциональная пропускной спо­собности сегмента. В STA метрика также определяется как условное время пере­дачи бита сегментом. Это время измеряется в 10-наносекундных единицах. Так, для сегмента Ethernet 10 Мбит/с метрика равна 10 условных единиц, для сег­мента Ethernet 100 Мбит/с — 1, а для сегмента Token Ring 16 Мбит/с — 6,25. Учитывая, что сети становятся все более и более скоростными, существует так называемая пересмотренная версия шкалы условных единиц: 10 Мбит/с — 100, 100 Мбит/с - 19, 1 Гбит/с - 4, 10 Гбит/с - 2.

Идентификатор коммутатора — это 8-байтовое число, шесть младших байтов которого составляет МАС-адрес его блока управления, отрабатывающего алго­ритм STA (напомним, что портам коммутаторов и мостов для выполнения своей основной функции МАС-адреса не требуются), а два старших байта конфигури­руются вручную, что, как мы дальше увидим, позволяет администратору сети влиять на процесс выбора корневого коммутатора.

Корневой порт коммутатора — порт, который имеет кратчайшее расстояние до корневого коммутатора (точнее, до любого из портов корневого коммутатора). Идентификатором порта служит 2-байтовое число. Младший байт содержит по­рядковый номер данного порта в коммутаторе, а значение старшего байта задает­ся администратором.

Назначенный порт — порт, который среди всех портов всех коммутаторов дан­ного сегмента сети имеет минимальное расстояние до корневого коммутатора.

Назначенным коммутатором сегмента объявляется коммутатор, которому при­надлежит назначенный порт данного сегмента.

Протокольными единицами данных моста (Bridge Protocol Data Unit, BPDU) называются специальные пакеты, которыми периодически обмениваются ком­мутаторы для автоматического определения конфигурации дерева. Пакеты BPDU переносят данные об идентификаторах коммутаторов и портов, а также о расстоянии до корневого коммутатора. Интервал генерации пакетов BPDU, на­зываемый в алгоритме интервалом hello, настраивается администратором и обычно составляет от 1 до 4 секунд.