شرح بروتوكول ال stp

ما هو بروتوكول STP؟

يمكن تعريف بروتوكول (Spanning Tree Protocol)، وهو اختصار لكلمة (Spanning Tree Protocol) بأنه بروتوكول شبكة يستخدم لتحسين استقرار وأمان الشبكات العاملة بنمط الشجرة، مثل شبكات إيثرنت (Ethernet)، وذلك عن طريق منع حدوث حلقات (Loops) في هذه الشبكات، وهو يتيح الاتصال بين مختلف أجهزة الشبكة مثل المفاتيح (Switches)، والجسور (Bridges)، والأجهزة الممتدة (Repeaters)، ويحدد مساراً واحداً فقط للبيانات بين جميع الأجهزة المتصلة، مما يضمن عدم حدوث دوران للبيانات ضمن حلقات غير ضرورية.^[١]

فمن خلال تحديد مسار واحد للبيانات وتعطيل المسارات المكررة، يضمن بروتوكول STP أن الشبكة ستكون خالية من الحلقات، مما يضمن استقرارها وتجنب تسبب الحلقات في تكرار البيانات بشكل لا نهائي وتعطيل الشبكة، وعادة يعمل بروتوكول STP بشكل تلقائي ومستمر للحفاظ على أفضل طريقة للحماية من مشاكل الحلقات.^[١][٢]

الخصائص الرئيسية لبروتوكول STP

يتميز بروتوكول STP بالخصائص الآتية:^[١]

• انتخاب الجسر الجذري (Root Bridge): إذ يتم انتخاب جهاز واحد في الشبكة بوصفه "الجسر الجذري"، وهو الجهاز الذي يحمل أقل قيمة معرف (Bridge ID) محسوبة عن طريق دمج أولوية الجسر وعنوان MAC للجهاز.
• حساب المسار الأمثل: بعد انتخاب الجسر الجذري يحسب STP أفضل مسار للبيانات من كل جهاز ضمن الشبكة إلى الجسر الجذري، ويتم هذا الحساب باعتبار تكلفة الارتباط (Link Cost)، والتي تعتمد على سرعة الربط بين الأجهزة.
• تعطيل المسارات المكررة: بناءً على الحسابات السابقة، يتم تعطيل المسارات المكررة والغير ضرورية بشكل مؤقت، وذلك عن طريق تحويل المنافذ الزائدة إلى حالة الانتظار (Blocking) لإيقاف إرسال البيانات عبرها.
• التعامل مع التغيرات في الشبكة: عند حدوث تغيرات في الشبكة، مثل فشل الاتصال أو توصيل جهاز جديد، فإن STP يستعيد حساب المسارات ويحدث الشبكة بسرعة لتجنب حدوث حلقات.

حالات بروتوكول STP

لبروتوكول STP حالات عدة تساهم في إدارة توبولوجيا الشبكة ومنع حدوث حلقات فيها، وتشمل هذه الحالات ما يأتي:^[٣]

التعطيل (Disabled): وفيها يكون المنفذ معطلاً بشكل إداري من قبل مسؤول الشبكة ولن يشارك في عملية (Spanning Tree)؛ أي أنه يكون مُعطَّلاً عملياً، ولا يرسل أو يستقبل أية إطارات.

الحظر (Blocking): وفي هذه الحالة يكون المنفذ مُمكناً، ولكنه لا يعَمِل على توجيه الإطارات، إذ يتم وضع المنفذ في حالة "الاستعداد" ولا يُستخدم لإرسال البيانات بشكل عادي.

الاستماع (Listening): وهي الحالة التي يكون فيها المنفذ في طور الانتقال من حالة الحظر إلى حالة التوجيه، إذ يبدأ في استقبال رسائل BPDU ويستعد لتوجيه الإطارات.

التعلم (Learning): وفيه يكون المنفذ مُتاحاً لاستقبال الإطارات وتوجيهها، وفي طور تعلم عناوين MAC للأجهزة المتصلة بالشبكة الخاصة به، ولا يقوم بتوجيه الإطارات بناءً على عناوين MAC المُعلَّمة خلال هذه الحالة.

التوجيه (Forwarding): وهي الحالة العادية للمنفذ، وفيها يكون المنفذ مُشغَّلاً بشكل كامل ويعمل على توجيه الإطارات بناءً على عناوين MAC التي تم تعلمها سابقاً، ويشارك في عملية إعادة توجيه البيانات داخل شبكة الشجرة (Spanning Tree).

وبشكل عام يمكن القول إن حالات منافذ STP تعتبر ديناميكية، ويمكن للمنافذ الانتقال بين هذه الحالات استنادًا إلى التغييرات في توبولوجية الشبكة، مثل عند فشل الروابط أو عنج إضافة جهاز جديد، وكما ذكر سابقاً دائماً ما يضمن بروتوكول STP وجود مسار واحد فقط بين الجهازين في أي وقت معين، مما يحول دون حدوث حلقات ويضمن توبولوجية شبكية مستقرة وفعالة.