13.5.3 Обмеження топології мережі, побудованої на мостах

Слабкий захист від широкомовного шторму - одне з головних обмежень моста, але не єдине. Іншим серйозним обмеженням їхніх функціональних можливостей є неможливість підтримки петлеобразних конфігурацій мережі. Розглянемо це обмеження на прикладі мережі, зображеній на мал. 4.22. Два сегменти паралельно з'єднані двома мостами, так що утворилася активна петля. Нехай нова станція з адресою 10 уперше починає роботу в даній мережі. Звичайно початок роботи будь-якої операційної системи супроводжується розсиланням широкомовних кадрів, у яких станція заявляє про своє існування й одночасно шукає сервери мережі.

На 1-му етапі станція посилає перший кадр із широкомовною адресою призначення й адресою джерела 10 у свій сегмент. Кадр попадає як у міст 1, так й у міст 2. В обох мостах нова адреса джерела 10 заноситься в адресну таблицю з позначкою про його приналежності сегменту 1, тобто створюється новий запис виду:

Тому що адреса призначення широкомовна, то кожен міст повинен передати кадр на сегмент 2. Ця передача відбувається по черзі, відповідно до методу випадкового доступу технології Ethernet. Нехай першим доступ до сегмента 2 одержав міст 1 (етап 2 на мал. 4.22). З появою пакета на сегменті 2 міст 2 приймає його у свій буфер й обробляє. Він бачить, що адреса 10 уже є в його адресній таблиці, але кадр, що прийшов, є більш свіжим, і він стверджує, що адреса 10 належить сегменту 2, а не сегменту 1. Тому міст 2 коректує вміст бази й робить запис про те, що адреса 10 належить сегменту 2.

Тепер адресна таблиця моста 2 буде мати вже інший запис про станцію з адресою 10:

Аналогічно знаходить міст 1, коли міст 2 передає свою копію кадру на сегмент 2.

Результати наявності петлі перераховані нижче.

• "Розмноження" кадру, тобто поява декількох його копій (у цьому випадку - двох, але якби сегменти були з'єднані трьома мостами - то трьох і т.д.).

• Нескінченна циркуляція обох копій кадру по петлі в протилежних напрямках, і виходить, засмічення мережі непотрібним трафіком.

• Постійна перебудова мостами своїх адресних таблиць, тому що кадр із адресою джерела 10 буде з'являтися то на одному порту, то на іншому. Щоб виключити всі ці небажані ефекти, мости потрібно застосовувати так, щоб між логічними сегментами не було петель, тобто будувати за допомогою мостів тільки деревоподібні структури, що гарантують наявність тільки одного шляху між будь-якими двома сегментами. Тоді кадри від кожної станції будуть надходити в міст завжди з того самого порту, і міст зможе правильно вирішувати завдання вибору раціонального маршруту в мережі.

Обмеження топології структурованої мережі деревоподібною структурою випливає із самого принципу побудови адресної таблиці мостом, а тому точно так само це обмеження діє й на комутатори.

У простих мережах порівняно легко гарантувати існування одного й тільки одного шляху між двома сегментами. Але коли кількість з'єднань зростає й мережа стає складної, то ймовірність ненавмисного утворення петлі виявляється високою. Крім того, бажано для підвищення надійності мати між мостами резервні зв'язки, які не беруть участь при нормальній роботі основних зв'язків у передачі інформаційних пакетів станцій, але при відмові якого-небудь основного зв'язку утворять нову зв'язну робочу конфігурацію без петель.

Тому в складних мережах між логічними сегментами прокладають надлишкові зв'язки, які утворять петлі, але для виключення активних петель блокують деякі порти мостів. Найбільше просто це завдання вирішується вручну, але існують й алгоритми, які дозволяють вирішувати її автоматично. Найбільш відомим є стандартний алгоритм покриваючого дерева (Spanning Tree Algorithm, STA), що буде детально розглянутий нижче. Крім того, є фірмові алгоритми, що вирішують те ж завдання, але з деякими поліпшенням для конкретних моделей комутаторів.