स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल, जिसे कभी-कभी स्पैनिंग ट्री भी कहा जाता है, आधुनिक ईथरनेट नेटवर्क का वेज़ या मैपक्वेस्ट है, जो वास्तविक समय की स्थितियों के आधार पर सबसे कुशल मार्ग पर ट्रैफ़िक को निर्देशित करता है।
अमेरिकी कंप्यूटर वैज्ञानिक राडिया पर्लमैन द्वारा 1985 में डिजिटल उपकरण निगम (डीईसी) के लिए काम करते समय बनाए गए एल्गोरिदम के आधार पर, स्पैनिंग ट्री का प्राथमिक उद्देश्य जटिल नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन में अनावश्यक लिंक और संचार मार्गों की लूपिंग को रोकना है। एक द्वितीयक कार्य के रूप में, स्पैनिंग ट्री पैकेट को परेशानी वाले स्थानों के आसपास रूट कर सकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि संचार उन नेटवर्क के माध्यम से प्रसारित हो सके जो व्यवधान का अनुभव कर रहे हों।
स्पैनिंग ट्री टोपोलॉजी बनाम रिंग टोपोलॉजी
1980 के दशक में जब संगठन अपने कंप्यूटरों को नेटवर्क बनाना शुरू कर रहे थे, तो सबसे लोकप्रिय कॉन्फ़िगरेशन में से एक रिंग नेटवर्क था। उदाहरण के लिए, आईबीएम ने 1985 में अपनी मालिकाना टोकन रिंग तकनीक पेश की।
रिंग नेटवर्क टोपोलॉजी में, प्रत्येक नोड दो अन्य से जुड़ता है, एक जो रिंग पर इसके आगे बैठता है और एक जो इसके पीछे स्थित होता है। सिग्नल केवल एक ही दिशा में रिंग के चारों ओर यात्रा करते हैं, रास्ते में प्रत्येक नोड रिंग के चारों ओर लूपिंग किसी भी और सभी पैकेट को सौंप देता है।
जबकि साधारण रिंग नेटवर्क तब ठीक काम करते हैं जब केवल मुट्ठी भर कंप्यूटर होते हैं, जब नेटवर्क में सैकड़ों या हजारों डिवाइस जोड़े जाते हैं तो रिंग अक्षम हो जाते हैं। एक कंप्यूटर को निकटवर्ती कमरे में एक अन्य सिस्टम के साथ जानकारी साझा करने के लिए सैकड़ों नोड्स के माध्यम से पैकेट भेजने की आवश्यकता हो सकती है। बैंडविड्थ और थ्रूपुट भी एक समस्या बन जाती है जब ट्रैफ़िक केवल एक ही दिशा में प्रवाहित हो सकता है, यदि रास्ते में कोई नोड टूट जाता है या अत्यधिक भीड़भाड़ हो जाती है तो कोई बैकअप योजना नहीं होती है।
90 के दशक में, जैसे-जैसे ईथरनेट तेज़ होता गया (100Mbit/sec. फास्ट ईथरनेट 1995 में पेश किया गया था) और ईथरनेट नेटवर्क (ब्रिज, स्विच, केबलिंग) की लागत टोकन रिंग की तुलना में काफी सस्ती हो गई, स्पैनिंग ट्री ने LAN टोपोलॉजी युद्ध और टोकन जीता। अंगूठी जल्दी ही फीकी पड़ गई।
स्पैनिंग ट्री कैसे काम करता है
स्पैनिंग ट्री डेटा पैकेट के लिए एक अग्रेषण प्रोटोकॉल है। यह उन नेटवर्क राजमार्गों के लिए एक भाग ट्रैफ़िक पुलिस और एक भाग सिविल इंजीनियर है, जिनसे डेटा यात्रा करता है। यह परत 2 (डेटा लिंक परत) पर बैठता है, इसलिए इसका संबंध केवल पैकेटों को उनके उचित गंतव्य तक ले जाने से है, न कि किस प्रकार के पैकेट भेजे जा रहे हैं, या उनमें क्या डेटा है।
स्पैनिंग ट्री इतना सर्वव्यापी हो गया है कि इसका उपयोग परिभाषित किया गया हैIEEE 802.1D नेटवर्किंग मानक. जैसा कि मानक में परिभाषित किया गया है, किन्हीं दो समापन बिंदुओं या स्टेशनों के ठीक से काम करने के लिए उनके बीच केवल एक सक्रिय पथ मौजूद हो सकता है।
स्पैनिंग ट्री को इस संभावना को खत्म करने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि नेटवर्क सेगमेंट के बीच से गुजरने वाला डेटा एक लूप में फंस जाएगा। सामान्य तौर पर, लूप नेटवर्क उपकरणों में स्थापित फ़ॉरवर्डिंग एल्गोरिदम को भ्रमित कर देते हैं, जिससे डिवाइस को पता नहीं चलता कि पैकेट कहाँ भेजना है। इसके परिणामस्वरूप फ़्रेमों का दोहराव या डुप्लिकेट पैकेटों को कई गंतव्यों तक अग्रेषित किया जा सकता है। संदेश बार-बार मिल सकते हैं. संचार प्रेषक के पास वापस लौट सकता है। यदि बहुत अधिक लूप होने लगे तो यह नेटवर्क को क्रैश भी कर सकता है, बिना किसी सराहनीय लाभ के बैंडविड्थ को ख़त्म कर सकता है जबकि अन्य गैर-लूप्ड ट्रैफ़िक को अवरुद्ध कर सकता है।
स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉललूप्स को बनने से रोकता हैप्रत्येक डेटा पैकेट के लिए एक संभावित मार्ग को छोड़कर सभी को बंद करके। नेटवर्क पर स्विच रूट पथों और पुलों को परिभाषित करने के लिए स्पैनिंग ट्री का उपयोग करते हैं जहां डेटा यात्रा कर सकता है, और डुप्लिकेट पथों को कार्यात्मक रूप से बंद कर देता है, जिससे प्राथमिक पथ उपलब्ध होने पर उन्हें निष्क्रिय और अनुपयोगी बना दिया जाता है।
इसका परिणाम यह होता है कि नेटवर्क संचार निर्बाध रूप से प्रवाहित होता है, चाहे नेटवर्क कितना भी जटिल या विशाल क्यों न हो जाए। एक तरह से, स्पैनिंग ट्री सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके डेटा को यात्रा करने के लिए नेटवर्क के माध्यम से एकल पथ बनाता है, उसी तरह जैसे नेटवर्क इंजीनियरों ने पुराने लूप नेटवर्क पर हार्डवेयर का उपयोग किया था।
स्पैनिंग ट्री के अतिरिक्त लाभ
स्पैनिंग ट्री का उपयोग करने का प्राथमिक कारण नेटवर्क के भीतर रूटिंग लूप की संभावना को खत्म करना है। लेकिन इसके अन्य फायदे भी हैं.
क्योंकि स्पैनिंग ट्री लगातार खोज रहा है और परिभाषित कर रहा है कि डेटा पैकेट के माध्यम से यात्रा करने के लिए कौन से नेटवर्क पथ उपलब्ध हैं, यह पता लगा सकता है कि उन प्राथमिक पथों में से एक के साथ बैठे नोड को अक्षम कर दिया गया है या नहीं। ऐसा हार्डवेयर विफलता से लेकर नए नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन तक कई कारणों से हो सकता है। यह बैंडविड्थ या अन्य कारकों के आधार पर एक अस्थायी स्थिति भी हो सकती है।
जब स्पैनिंग ट्री को पता चलता है कि प्राथमिक पथ अब सक्रिय नहीं है, तो यह तुरंत दूसरा पथ खोल सकता है जो पहले बंद कर दिया गया था। इसके बाद यह समस्याग्रस्त स्थान के आसपास डेटा भेज सकता है, अंततः चक्कर को नए प्राथमिक पथ के रूप में नामित कर सकता है, या फिर से उपलब्ध होने पर पैकेट को मूल पुल पर वापस भेज सकता है।
जबकि मूल स्पैनिंग ट्री आवश्यकतानुसार उन नए कनेक्शनों को बनाने में अपेक्षाकृत तेज़ था, 2001 में IEEE ने रैपिड स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल (RSTP) की शुरुआत की। प्रोटोकॉल के 802.1w संस्करण के रूप में भी जाना जाता है, आरएसटीपी को नेटवर्क परिवर्तन, अस्थायी आउटेज या घटकों की पूर्ण विफलता के जवाब में काफी तेज रिकवरी प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।
और जबकि आरएसटीपी ने प्रक्रिया में तेजी लाने के लिए नए पथ अभिसरण व्यवहार और ब्रिज पोर्ट भूमिकाएं पेश कीं, इसे मूल स्पैनिंग ट्री के साथ पूरी तरह से पीछे की ओर संगत होने के लिए भी डिजाइन किया गया था। इसलिए प्रोटोकॉल के दोनों संस्करणों वाले उपकरणों के लिए एक ही नेटवर्क पर एक साथ काम करना संभव है।
स्पैनिंग ट्री की कमियाँ
जबकि स्पैनिंग ट्री अपनी शुरूआत के बाद कई वर्षों में सर्वव्यापी हो गया है, ऐसे लोग भी हैं जो तर्क देते हैं कि यहसमय आ गया है. स्पैनिंग ट्री का सबसे बड़ा दोष यह है कि यह उन संभावित मार्गों को बंद करके नेटवर्क के भीतर संभावित लूप को बंद कर देता है जहां डेटा यात्रा कर सकता है। स्पैनिंग ट्री का उपयोग करने वाले किसी भी नेटवर्क में, लगभग 40% संभावित नेटवर्क पथ डेटा के लिए बंद हैं।
अत्यंत जटिल नेटवर्किंग वातावरण में, जैसे कि डेटा केंद्रों के भीतर पाए जाने वाले, मांग को पूरा करने के लिए तेज़ी से बढ़ने की क्षमता महत्वपूर्ण है। स्पैनिंग ट्री द्वारा लगाई गई सीमाओं के बिना, डेटा केंद्र अतिरिक्त नेटवर्किंग हार्डवेयर की आवश्यकता के बिना बहुत अधिक बैंडविड्थ खोल सकते हैं। यह एक प्रकार की विडंबनापूर्ण स्थिति है, क्योंकि जटिल नेटवर्किंग वातावरण के कारण ही स्पैनिंग ट्री का निर्माण किया गया था। और अब लूपिंग के विरुद्ध प्रोटोकॉल द्वारा प्रदान की गई सुरक्षा, एक तरह से, उन वातावरणों को उनकी पूरी क्षमता से रोक रही है।
मल्टीपल-इंस्टेंस स्पैनिंग ट्री (एमएसटीपी) नामक प्रोटोकॉल का एक परिष्कृत संस्करण वर्चुअल लैन को नियोजित करने और एक ही समय में अधिक नेटवर्क पथों को खोलने में सक्षम बनाने के लिए विकसित किया गया था, जबकि लूप को बनने से भी रोका गया था। लेकिन एमएसटीपी के साथ भी, प्रोटोकॉल का उपयोग करने वाले किसी भी नेटवर्क पर कुछ संभावित डेटा पथ बंद रहते हैं।
पिछले कुछ वर्षों में स्पैनिंग ट्री के बैंडविड्थ प्रतिबंधों में सुधार के लिए कई गैर-मानकीकृत, स्वतंत्र प्रयास किए गए हैं। जबकि उनमें से कुछ के डिजाइनरों ने अपने प्रयासों में सफलता का दावा किया है, अधिकांश कोर प्रोटोकॉल के साथ पूरी तरह से संगत नहीं हैं, जिसका अर्थ है कि संगठनों को या तो अपने सभी उपकरणों पर गैर-मानकीकृत परिवर्तनों को नियोजित करने की आवश्यकता है या उन्हें अस्तित्व में रखने की अनुमति देने का कोई तरीका ढूंढना होगा। मानक स्पैनिंग ट्री चलाने वाले स्विच। ज्यादातर मामलों में, स्पैनिंग ट्री के कई स्वादों को बनाए रखने और समर्थन करने की लागत प्रयास के लायक नहीं है।
क्या स्पैनिंग ट्री भविष्य में भी जारी रहेगा?
स्पैनिंग ट्री द्वारा नेटवर्क पथों को बंद करने के कारण बैंडविड्थ की सीमाओं के अलावा, प्रोटोकॉल को बदलने के लिए बहुत अधिक विचार या प्रयास नहीं किया जा रहा है। हालाँकि IEEE कभी-कभी इसे और अधिक कुशल बनाने के लिए अपडेट जारी करता है, वे हमेशा प्रोटोकॉल के मौजूदा संस्करणों के साथ पीछे की ओर संगत होते हैं।
एक अर्थ में, स्पैनिंग ट्री "यदि यह टूटा नहीं है, तो इसे ठीक न करें" के नियम का पालन करता है। स्पैनिंग ट्री ट्रैफ़िक प्रवाह को बनाए रखने, क्रैश-उत्प्रेरण लूप को बनने से रोकने और परेशानी वाले स्थानों के आसपास ट्रैफ़िक को रूट करने के लिए अधिकांश नेटवर्क की पृष्ठभूमि में स्वतंत्र रूप से चलता है ताकि अंतिम उपयोगकर्ताओं को यह भी पता न चले कि उनका नेटवर्क दिन-प्रतिदिन के हिस्से के रूप में अस्थायी रूप से व्यवधान का अनुभव करता है या नहीं। दिन के संचालन. इस बीच, बैकएंड पर, प्रशासक अपने नेटवर्क में नए डिवाइस जोड़ सकते हैं, बिना यह सोचे कि वे बाकी नेटवर्क या बाहरी दुनिया के साथ संचार करने में सक्षम होंगे या नहीं।
इन सबके कारण, यह संभावना है कि स्पैनिंग ट्री आने वाले कई वर्षों तक उपयोग में रहेगा। समय-समय पर कुछ छोटे-मोटे अपडेट हो सकते हैं, लेकिन कोर स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल और इसके द्वारा निष्पादित सभी महत्वपूर्ण विशेषताएं संभवतः यहीं रहेंगी।
पोस्ट समय: नवंबर-07-2023
