I.CÁC KHÁI NIỆM VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THỨC STP BRIDGING LOOP
Bridge không có thông tin ban đầu về vùng địa chỉ của các đầu cuối. Nó phải lắng nghe các gói đi vào cổng của nó từ đó chỉ ra địa chỉ của đầu cuối.
Hình 8: Bridging Loop
(Hình )
Giả sử máy PC1 gứi thông tin đến PC4. Thứ tự các bước :
Bước 1: Switch (SW) A và SW B nhận được gói ở cổng 1/1. Địa chỉ MAC của PC1 sẽ được lưu vào bảng địa chỉ cùng với cổng 1/1. Từ những thông tin này hai SW biết được rằng PC1 nằm ở mạng A.
Bước 2: Địa chỉ PC4 chưa có trong bảng địa chỉ , do đó hai SW sẽ chuyển frame ra cổng 2/1 vào mạng B
Bước 3: PC4 thuộc mạng B nhận đươc hai frame được gửi đến từ hai SW. SW A nhận được frame do SW B gửi đến, và tương tự SW B cũng nhận được frame do SW A gửi đến.
Bước 4: SW A nhận thấy có gói tin từ PC1 gửi đến PC4. Trong bảng địa chỉ, địa chỉ của PC1 tương ứng với cổng 1/1 ( mạng A). Tuy nhiên lúc này, địa chỉ của PC1 đang tương ứng với cổng 2/1 ( mạng B). Như vậy SW sẽ phải cập nhật lại địa chỉ tron bảng địa chỉ, cụ thể là thay đổi địa chỉ PC1 tương ứng với cổng 2/1. Ở SW B cũng xảy ra quá trình tương tự và xảy ra qúa trình cập nhật lại địa chỉ của PC1 tương ứng với cổng 2/1
Bước 5: Lúc này cả SW A và SW B đều không học được địa chỉ củ PC4 bởi vì không có frame nào có thông tin về PC4. Do đó frame sẽ được truyền đến tất cả các cổng nhằm tìm cho được địa chỉ của PC4. Frame ban đầu lại được truyền vào mạng A.
Bước 6: Cả hai SW sẽ học lại địa chỉ của frame và quá trình học địa chỉ cứ thế xảy ra, gói tin được gởi theo một vòng khép kín mà không được chuyển đến đích.
802.1D Spanning tree Protocol
STP dùng các thông điệp giữa các switch để giúp ổn định hệ thống mạng về một sơ đồ không bị vòng lặp. Để làm được như cậy, STP sẽ đưa vài cổng của switch về trạng thái bị khóa (blocking), cổng sẽ không truyền hay nhận dữ liệu. Các cổng còn lại sẽ ở trạng thái chuyển tiếp dữ liệu (forwarding). Tất cả các loại cổng này sẽ giúp hình thành một sơ đồ mạng không bị lặp vòng.
Các bước diễn tiến của hoạt động của giao thức STP:
Bầu chọn switch làm gốc của cây STP (root switch – root bridge)
Thông thường, bridgeID được hình thành gồm giá trị độ ưu tiên (priority - 2 byte)và địa chỉ MAC của switch. Chỉ một switch có thể là gốc của một cây STP. Để tìm ra Switch gốc, các switch phải bầu chọn. Từng switch sẽ bắt đầu hoạt động STP của nó bằng cách tạo và gửi các gói STP BPDU, trong đó thông báo chính nó là gốc của cây STP. Nếu một switch nghe một BPDU tốt hơn (tức là BPDU có bridgeID nhỏ hơn), switch đó sẽ không khai báo nó là gốc của cây STP nữa. Thay vào đó, switch sẽ bắt đầu gửi ra các BPDU nhận được từ switch ứng cử viên tốt hơn. Cuối cùng, tất cả các switch ngoại trừ switch có bridgeID tốt nhất sẽ ngừng gửi BPDU. Switch chiến thắng trong quá trình bầu cử trở thành switch gốc của cây STP.
Giá trị bridgeID nguyên thủy của 802.1D có hai trường:
Trường độ ưu tiên (priority) 2 byte: được thiết kế để cấu hình trên các switch khác nhau để ảnh hưởng đến kết quả của quá trình bầu của STP. Một trường có độ dài 6 byte chứa địa chỉ MAC, được dùng để so sánh trong trường hợp độ ưu tiên của các switch là bằng nhau. Chắc chắn là sẽ có một switch thắng quá trình bầu chọn.
Việc bầu chọn Bridge gốc dựa vào hai yếu tố theo thứ tự sau:
Bridge Priority : nếu Bridge nào có độ ưu tiên thấp nhất sẽ được chọn làm gốc của cây STP. Nếu các Bridge có độ ưu tiên bằng nhau, thì tiến hành chọn lựa dựa vào địa chỉ MAC
Địa chỉ MAC: Bridge nào có MAC thấp hơn thì sẽ được chọn làm gốc của cây STP. Đây là trường hợp cuối cùng trong việc chọn gốc của cây STP vì không có trường hợp các Bridge có địa chỉ MAC giống nhau. Thông số độ ưu tiên có thể được thay đổi bằng lệnh sau:
Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-id priority bridge-priority
Thông số độ ưu tiên nằm trong khoảng từ 0 đến 65535 và giá trị mặc định là 32768.
Ta cũng có thể lựa chọn switch làm gốc của cây STP trực tiếp bằng lệnh:
Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-id root {primary | secondary} [diameter diameter]
primary: sẽ chọn bridge làm gốc chính của cây STP. Khi chọn thông số này nếu độ ưu tiên của Bridge gốc nhỏ hơn 24567 thì Bridge này sẽ thiết lập độ ưu tiên của nó nhỏ hơn so với độ ưu tiên của bridge gốc hiện tại một lượng là 4096. Dĩ nhiên bridge này sẽ là gốc của cây STP. Còn nếu độ ưu tiên của Bridge gốc lớn hơn 24567, bridge sẽ thiết lập độ ưu tiên của nó là 24567.
+ secondary : lựa chọn bridge làm gốc dự phòng.
+ diameter: số lượng bridge nối tầng, tối đa là 7.
Định dạng của bridgeID ở dạng nguyên thủy và dạng đã định nghĩa lại:
Định dạng của BPDU bị thay đổi là do việc phát minh ra các phiên bản PVST+ và MST. Với kiểu bridgeID cũ, một bridgeID của một switch cho mỗi phiên bản spanning tree là giống nhau nếu switch dùng một MAC. Nếu dùng nhiều spanningtree, việc mỗi switch chỉ có một bridgeID có thể gây ra nhầm lẫn. Vì vậy Cisco dùng một địa chỉ MAC khác nhau cho từng VLAN khi tạo ra bridgeID. Điều này dẫn đến các giá trị bridgeID khác nhau mỗi VLAN, nhưng cũng sẽ làm tốn nhiều địa chỉ MAC trong từng switch. Trường SystemID mở rộng cho một mạng dùng nhiều phiên bản spanningtree, mà không cần dùng các địa chỉ MAC riêng biệt cho từng switch. Trường này cho phép các VLAN-ID được đặt trong 12 bit cuối cùng của trường độ ưu tiên. Một switch có thể dùng một địa chỉ MAC để xây dựng nên bridgeID và với chỉ số VLAN trong trường SystemID, switch này vẫn có một bridgeID duy nhất trong từng VLAN. Việc sử dụng trường systemID mở rộng còn được gọi là cơ chế giảm địa chỉ MAC (MAC address reduction).
