Spanning Tree Protocol (STP ve RSTP) Port Durumları & Rolleri Anlama

Ağ anahtarları kullanıyorsanız STP (Spanning Tree protocol) ve Port (bağlantı noktası) durumları hakkında bilgi sahibi olmak son derece önemlidir. Basit bir ifadeyle STP, ağda döngü olmadığından emin olur ve bir şeyler ters gitse bile işleri istikrarlı tutar. Bir Switch işini yaparken port states (port durumları) adı verilen temel parçaları kullanır. Bu makalede STP ve RSTP için port durumları durumları ve rolleri nelerdir, ve ayrıca ağ kurulumuyla nasıl bağlantılı olduğuna bakacağız.

Bir Switch’i çalıştırdığınızda, bağlantı noktalarının (port’lar) her biri dört adımdan geçer. Blocking (Engelleme), Listening (Dinleme), Learning (Öğrenme) ve Forwarding (İletme) bağlantı noktası durumlarıdır. Ayrıca, Disabled (Devredışı) durumu olarak bilinen beşinci bir adım da vardır.

Classic Spanning Tree Protokolü Durumları ve Rolleri Nelerdir?

Liman durumlarından bahsetmeden önce STP’nin ne işe yaradığını hızlıca açıklayalım. Bir ağda bir anahtar, verilerin seyahat etmesi için farklı yollar açar. Bu, daha fazla bilgisayar veya cihaz bağlayarak ağımızı büyütmemize yardımcı olur. Daha da önemlisi şirketlerdeki gibi geniş ağlarda yedekleme planları yapmamıza olanak sağlıyor.

Ancak birçok yola sahip olmanın bir bedeli vardır. Genellikle evdeki insanların bu tür bir kuruluma ihtiyacı yoktur. Yine de ağınızın daha iyi çalışmasını ve daha uzun süre dayanmasını sağlar. Ancak bir sorun da var; döngülere neden olabilir.

Bahsettiğimiz bu döngüler ağ paketlerinin sonsuza kadar dolaşmasını sağlar. Kaynaklarımızı tüketen bir hastalık gibi. Ayrıca yayın fırtınalarına neden olarak ağın daha az iyi çalışmasına neden olur.

İşte STP’nin yardım ettiği yer burası. Bu sorunları durdurmak için yalnızca bir yolun etkin olmasını sağlar. Mantıksal, ağaç benzeri bir yapı oluşturarak diğer yolları bloke eder. Bu sayede hem döngülerin hem de yayın sorunlarının önüne geçilmiş olur.

STP’nin Switch’te Kullandığı Bağlantı Noktası Durumları Nelerdir?

Switch üzerindeki portları veya bağlantıları donanım LED’lerini kullanarak kontrol ediyor veya yönetiyoruz. Bu LED’lerin renkleri cihazdaki farklı durumları gösterir. Örneğin önce turuncu renkte yanıp sönüyor, sonra yeşile dönüyor. Bu, bir cihazı ağa başarıyla bağladığınız anlamına gelir.

Switch başlatıldığında farklı port durumlarından geçer. Basitçe söylemek gerekirse, bu görevleri tamamlamak yaklaşık 50 saniye sürer. Aynı zamanda cihazlar birbirlerine BPDU adı verilen çerçeveleri gönderir. Bu durumda bu, ağda meydana gelebilecek döngülerin durdurulmasına yardımcı olur.

Ağda anahtarlar, BPDU adı verilen çerçeveleri kullanarak hangisinin cihaz olduğunu anlar. Yani bu aşamada hangi Switch’in Root Bridge olacağına veya hangi bağlantının Blocking modda olacağına karar verir. Bu sayede ağdaki cihazlar arasında bir yedekleme planı olur. Böylece STP protokolü ile döngülerden kaçınmanıza yardımcı olur.

Bir ağa yeni bir anahtar eklediğinizde Yayılan Ağaç Protokolü, bağlantı noktalarını 4 aşamadan geçirir. Kısaca bunu bir yedekleme ağında döngü oluşturmadan bağlantılarını kurmak için yapar.

STP (Spanning Tree Protocol) Port Durumları

Ağdaki bir anahtar, yedekleme yollarını bulana kadar, yani STP’yi etkinleştirene kadar dört farklı bağlantı noktası durumundan geçer:

1. Blocking (Engelleme) Port Durumu

Yedekli bir ağda Switch, Engelleme modunda başlar. Engelleme modu, döngü oluşturacak bağlantı yollarını engeller. Ayrıca Data-Link Frames (Katman 2 Çerçeveleri) göndermezler. Sadece ağda olanı dinler. Daha sonra BPDU’ları alır ve analiz eder.

Switch’in Blocking modu, STP Convergence (Yakınsama) işlemi gerçekleşirken ağdaki Loops (döngüleri) durdurur. Yani cihaz açıldığında ilk 20 saniye Blocking modundadır. Ancak “max-age timer” adı verilen bu süreyi cihazda kontrol edip ayarlayabilirsiniz. Ayrıca Engelleme Modu sizi bilgilendirmek için düz turuncu bir renk gösterir.

Kısacası bir anahtar engelleme modundayken:

• Çerçeve göndermez veya MAC adreslerini öğrenmez.
• STP bunu her şeyi yoluna koymak için kullanır.
• Diğer anahtarlarla bilgi paylaşır.
• Verilerin gitmesi için en iyi yolu bulmanıza yardımcı olur.

2. Listening (Dinleme) Port Durumu

20 saniye süren Blocking modundan sonra Switch, Listening durumuna geçer. Bu modda yanıp sönen turuncu renkli bir bildirim gösterir. Daha sonra BPDU’ları alıp gönderir ancak çerçeve göndermez. Ayrıca Dinleme modunda MAC adreslerini bulmaya başlamıyor.

Listening modunda BPDU’lar ile ağa dikkat eder. Daha sonra eğer bir döngü varsa Blocking moduna geri döner. Ancak döngü yoksa Learning durumuna geçer.

Daha sonra BPDU’ları dinler ve çerçeveleri gönderilmeye hazır hale getirir. Ayrıca Switch, Dinleme modunu 15 saniyede bitirir.

Ayrıca Cisco IOS yazılımındaki “forward delay timer” komutu ile bu değeri değiştirebilirsiniz.

Kısacası bir anahtar dinleme modundayken:

• Blocking modundan sonra Listening durumuna geçer.
• Artık BPDU (Bridge Protocol Data Unit – Köprü Protokolü Veri Birimi) mesajlarını alıyor.
• Bu mesajlar ağ kurulumu ve diğer anahtarlarda neler olup bittiğini anlatır.
• Hala herhangi bir çerçeve göndermiyor ancak bir sonraki duruma geçmeye hazırlanıyor.

3. Learning (Öğrenme) Port Durumu

Switch, Listening modunu bitirdikten hemen sonra Learning moduna geçer. Daha sonra 20 + 15 = 35 saniye bu modda kalır. Bu modda Switch, BPDU’ları gönderirken ve alırken MAC adreslerinin bir listesini yapabilir.

Öğrenme modundaki bir bağlantı noktası veri çerçeveleri göndermez. Bu modun varsayılan değeri 15 saniye olup, “forward delay timer” komutu ile değiştirebilirsiniz.

Bir Switch, Learning modundaysa donanım arayüzündeki panelden yanıp sönen turuncu LED ışığını görebilirsiniz.

STP sırasında port durumları öğrenme aşamasını gerçekleştirir:

• BPDU mesajlarından yeterli detayı aldıktan sonra Learning durumuna geçer.
• Burada arayüz, bağlantısına bağlı cihazların MAC adreslerini bulur.
• Bu adresleri MAC adres listesine ekler.
• Ancak arayüz hâlâ herhangi bir çerçeve göndermiyor.

4. Forwarding (İletme) Port Durumu

Spanning Tree durumlarının sonuncusu Forwarding (İletme)’dir. Tüm adımların ardından 20 + 15 + 15 = 50 saniye sonra bu moda geçer. Daha sonra bu modda BPDU’ları yönetir ve MAC adreslerini öğrenir.

Basitçe söylemek gerekirse, Switch, Yanıp sönen (blinking) yeşil ışıkla Forwarding modunu gösterir. Yani bu, cihazın artık veri paketleri alıp gönderebileceğinin sinyalini veriyor.

Eğer arayüz, Designated veya Root Port ise İletme Moduna geçer.

Özetlemek gerekirse, İletme modunda aşağıdaki şeyler gerçekleşir:

• Öğrenme durumundan sonra arayüz Forwarding durumuna geçer.
• Artık Switch’in bağlantı noktası çerçeveleri göndermekle ve ağdaki verilerin taşınmasında rol almakla meşgul.
• Ağ sorunlarını ve döngüleri durdurmak için bir durumdan diğerine geçişi dikkatle kontrol eder.
• STP algoritmasının, döngülerden ve yayın sorunlarından kaçınarak verilerin taşınması için en iyi yolu seçmesini sağlar.

5. Disabled (Devre Dışı) Port Durumu – (Extra)

Ağdaki bir Switch üzerindeki arayüz “Disabled – Devre Dışı” olabilir. Aslında bu durum en temel durum ifadesidir.

Genellikle Disabled arayüz, sistem yöneticileri tarafından bilerek “shutdown” komutu ile kapatılır. Yani bu durum ağı hiçbir şekilde etkilemez. Ayrıca herhangi bir veri çerçevesi göndermez veya almaz.

Basit bir ifadeyle, Devre Dışı modu kapalı olduğu anlamına gelir.

STP (Spanning Tree Protocol) Port Rolleri

STP port durumları hakkında konuştuk. Şimdi STP’de sahip olabileceğiniz çeşitli bağlantı noktası rollerine bakalım.

1. Root Port (RP) Rolü

Root Port, Root Bridge (temel köprü) en hızlı yolu sağlayan anahtar bağlantısıdır. Yani root olmayan Switch’ler en yakın cihaza bağlandıkları için tek bir Root arayüzüne sahiptirler. Yani bu ana çıkış noktası köprü cihazına çerçeveler gönderir.

2. Designated Port (DP) Rolü

Bu rol, Root Bridge çerçeve göndermek için her LAN parçasında bulunur. Yani her LAN kısmında yalnızca bir DP vardır. Basit bir ifadeyle bu, seçtiğiniz köprü cihazına en yakın olan bağlantı noktasıdır. Ayrıca ana Switch olmayan her Switch’in en az bir DP’si vardır.

Seçtiğiniz Root Bridge cihazına paket gönderen Switch’lerin port rolünü DP olarak belirlersiniz.

3. Blocking Port (BP) Rolü

Bu rol, Non-Root ve Non-Designated içerir. Adından da anlaşılacağı gibi engelleme modundadır. Yani herhangi bir veri veya çerçeve göndermez. Ana görevi, çerçevelerin belirli bağlantı noktalarından geçmesine izin vermeyerek döngüleri durdurmaktır. Kısaca, bir anahtarın Designated (Atanmış) arayüzünde sorun olduğunda Blocking bağlantısı devreye girer. Bu şekilde STP ağın sorunsuz çalışmasını sağlar.

RSTP (Rapid Spanning Tree) Port Durumları ve Rolleri

RSTP, orijinal IEEE 802.1D Spanning Tree Protokolünün daha iyi bir sürümüdür. PC sistemlerini veya ağlarını yöneten kişiler, yedekleme anahtarları olan LAN’larda bunu çok kullanırlar. Bu nedenle eski versiyona göre daha hızlıdır.

STP’nin yavaş hız sorununu çözmek için RSTP yaptılar. Basit bir ifadeyle klasik STP’nin yakınsama süresi 50 saniyeye kadar çıkarken, RSTP bunu 5-10 saniyede başarıyor.

RSTP Port Durumları

RSTP sorunsuz çalışmak için üç bağlantı noktası durumunu kullanır:

• Discarding (Atma)
• Learning (Öğrenme)
• Forwarding (İletme)

Şimdi yukarıda listelediğimiz RSTP port durumları nedir bakalım.

1. Discarding (Atma) Port Durumu

Bu, RSTP’nin nasıl çalıştığının ilk adımıdır. Bir anahtarın portunu Discarding olarak ayarlarsanız herhangi bir çerçeve göndermez. Yani bir cihazı bu arayüze ilk bağladığınızda Discarding modunda olacaktır. Ayrıca arayüz aldığı paketleri yok sayacaktır.

Ancak LAN üzerindeki diğer cihazlardan Root Bridge giden en düşük yol maliyetine sahip bir BPDU alırsa Switch bu durumu açar.

2. Learning (Öğrenme) Port Durumu

Bir sonraki adımda port Learning durumuna girer. Burada ağdaki diğer cihazlardan çerçeveler gönderir ve alır. Ancak bu modda MAC tablosunu oluşturmaz. Spesifik olarak, aldığı verinin MAC değerini belirler.

Switch aldığı şeylerde daha yüksek bir BPDU değeri fark ederse Learning modunu açar.

3. Forwarding (İletme) Port Durumu

Öğrenme aşamasından sonra Switch artık paket gönderebilir. Bu noktada çerçeveleri alır, gönderir ve MAC tablosunu güncel tutar.

RSTP Port Rolleri

RSTP’deki farklı port rolleri şunlardır:

1. Root Port Rolü

Kök arayüz, temel köprü anahtarına en yakın olanıdır. Yani root olmayan cihazlardan Root Bridge’e veri gönderir. Bu rolde bu bağlantı noktası en düşük maliyetli yoldur.

2. Designated Port Rolü

Bu rol, verilerin ağın belirli bir LAN bölümüne gitmesini sağlar. Yani her parça için yalnızca bir Designated rol vardır. Ayrıca DP olarak Switch’e giden en düşük maliyetli yolu seçer.

3. Alternate Port (AP) Rolü

Bu portlar yedek görevi görmektedir. Yani bir bağlayıcının arızalanması durumunda Forwarding rolünü üstlenirler. Ayrıca yedekli oldukları için çerçeve göndermezler. Kısacası Alternate Port yedeklilik sağlar.

4. Backup Port Rolü

Kök bağlayıcıda bir şeylerin ters gittiğini varsayalım; Backup rolü devreye girer. Ayrıca bu rol, herhangi bir döngü olmadan Root Bridge cihazına giden bir yol olmasını sağlar.

5. Disabled Port Rolü

RSTP’deki bu rolün adı bize bunun ne için olduğunu anlatır. Basitçe söylemek gerekirse, bu rolle kurduğunuz bir arayüz Yayılma Ağacının parçası olmayacaktır.

STP ve RSTP’nin Daha İyi Çalışmasını Sağlayacak İpuçları

Ağınızın daha iyi çalışmasını ve sağlıklı kalmasını sağlamak için bağlantı noktası durumları ve rolleri hakkında bilgi sahibi olmak çok önemlidir. Spanning Tree algoritmasını geliştirmek için bazı önemli ipuçlarını burada bulabilirsiniz:

• Yakınsama (Convergence) süresini mümkün olduğu kadar kısa hale getirmek için Root Bridge cihazını merkeze yerleştirin.
• Designated olanı seçerken, Switch üzerindeki her bir soketin maliyetini hesaplayın.
• Root Bridge seçmek için “priority” komutunu kullanın.
• Son kullanıcılar tarafından kullanılan makineler için portfast‘ı açın.
• Son olarak STP’yi edge-port (uç bağlantı noktası) olarak kullanmayan cihazlar için yuvaları ayarlayın.

STP ve RSTP Protokollerinin Port Durumları ve Rolleri Karşılaştırma

Port Durumları ve Rolleri için Sıkça Sorulan Sorular (SSS / FAQ)

Sonuç

Yedekleme ağına yeni bir Switch eklediğinizde, Blocking modunda başlar. Topolojide çok sayıda cihaz varsa cihazınız doğrudan Forwarding moda gidemez. Bunu yapmak ağda döngüler oluşturabilir. Dolayısıyla sorunları önlemek için Switch’iniz bir dinleme ve öğrenme sürecinden geçer ve ardından ağ üzerinden veri göndermeye başlar.

Bir PC’yi veya sunucuyu bir anahtar prizine bağlarken, üzerinde PortFast’ı kullanın. Bu şekilde son kullanıcılar veya önemli şirket makineleri LAN’ınızı hemen kullanmaya başlayabilir. Böylece doğrudan Forwarding yani İletim moduna geçer. Bizi takip ettiğiniz için teşekkürler!