По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
При изучении принципов написания программного кода вы, вероятно, встречались с термином AJAX и задавались вопросом, что же он значит. Что это – язык программирования, платформа или приложение? На самом деле ничего из перечисленного, но к концу прочтения этой статьи вы будете знать, что же такое AJAX (Asynchronous Javascript and XML - асинхронные сценарии JavaScript и XML).
История AJAX
До конца 1990-х годов большинство веб-сайтов могли выдавать в качестве результата только полные веб-страницы при посещении страницы на сайте. Иначе говоря, для того, чтобы перезагрузить какие-либо отдельные данные, вам необходимо было перезагрузить всю страницу.
Это был не самый эффективный способ предоставления информации пользователям, и, соответственно, не очень хорошо сказывалось на впечатлениях пользователей от взаимодействия с сайтом. Также это увеличивало нагрузку на серверы и пропускную способность, необходимую для обслуживания данных.
В 1996 году Microsoft представила тег iframe для Internet Explorer, который позволял браузеру асинхронно извлекать данные в фоновом режиме. Это был шаг в верном направлении на пути к современным веб-приложения.
В 2004 году Google добавила в Gmail функцию, позволяющую получать данные в фоновом режиме, а в 2005 году они сделали то же самое и для Google Maps.
Технологии Google и Microsoft позволяли разработчикам получать данные с веб-сервера с помощью JavaScript без необходимости перезагружать страницу. В 2005 году Джесси Джеймсон Гарретт в своей статье (о том, как Google добились такого результата) назвал эту технологию AJAX. Эта технология быстро стала одним из самых популярных способов создания веб-приложений.
А теперь, когда вы узнали немного из истории AJAX, давайте посмотрим, как это работает.
Как работает AJAX?
Что делает работу AJAX возможной, так это встроенный в веб-браузер объект XMLHttpRequests (XHR). Этот объект поддерживают все современные браузеры, включая:
Chrome
Firefox
IE7+
Safari
Opera
Большинство библиотек JavaScript, которые используют AJAX, помещают этот объект в пользовательский код для того, чтобы упростить его использование разработчиками, но мы рассмотрим, как AJAX работает в обычном JavaScript.
Первый шаг – создать переменную, которая будет создавать для вас экземпляр объекта XMLHttpReaquests в JavaScript. Ниже приведен пример:
const request = new XMLHttpRequest();
Поскольку мы хотим использовать эти данные в дальнейшем, например, хотим распечатать их на веб-странице, то мы добавим к этому запросу получатель запроса, который сообщит нам, когда наш запрос закончит обрабатываться и получит нужные данные.
Как можно понять из самого термина, запросы AJAX выполняются асинхронно. Это значит, что код JavaScript продолжает работать после отправки запроса и не ждет ответа. Прикрепив получатель запросов, мы можем перехватить ответ, когда он будет готов. Сделаем мы это вот так:
function requestListener() {
console.log(this.responseText);
}
request.addEventListener("load", requestListener);
Выше у нас есть функция, которая выводит ответ на консоль JavaScript, которую мы можем получить из атрибута responseText объекта XMLHttpRequests. Затем мы присоединяем эту функцию к событию load нашего запроса.
Следующий шаг – используем этот объект для отправки запроса к серверу с помощью метода open объекта XMLHttpRequests. Метод open принимает два параметра. Первый параметр – это используемый метод запроса. Ниже приведены несколько наиболее распространенных методов:
GET: этот метод используется для извлечения данных и является наиболее распространенным.
POST: этот метод отправляет данные запрошенному ресурсу и чаще всего используется для создания новых записей или для входа в систему.
PUT: этот метод заменяет текущие представления данных измененными, которые были отправлены в запросе.
PATCH: этот метод обычно используется для обновления части данных в запрошенном ресурсе.
DELETE: этот метод используется для удаления определенного ресурса.
Второй параметр, который передается методу open, - это запрашиваемый ресурс. Мы будем использовать страницу с веб-сайта example.org и использовать запрос GET для простого получения данных. Вот так это будет выглядеть:
request.open("GET", "http://www.example.org/example.txt");
Последний шаг – фактическая отправка запроса на удаленный ресурс с помощью метода send объекта XMLHttpRequests. Ниже приведен пример:
request.send();
Если мы используем метод POST, PUT или какой-либо другой метод, который обновляет ресурс, то этот метод мы вызываем с параметром, содержащем данные, которые мы отправляем:
request.send(OUR_DATA_VARIABLE)
В нашем случае мы только извлекаем данные, поэтому, как только мы выполним этот код, на консоли нашего веб-браузера выведется содержимое http://example.org/example.txt.
Данный пример помогает объяснить то, как работает AJAX, но на самом деле технология AJAX имеет куда более продвинутые функциональные возможности.
Для чего нужен AJAX?
Что вы должны были вынести из приведенного выше примера, так это то, что все функции кода загружаются на одной странице. Действительно, сначала загрузится веб-страница с нашим кодом JavaScript, затем он выполнится, и после он распечатает результаты запроса.
С таким же успехом можно было прикрепить приведенный выше код к функции, которая выполняется при нажатии кнопки. Это бы означало, что каждый раз при нажатии кнопки, будет выполняться код, отправляться запрос, и результаты будут выводиться на консоль без загрузки новой страницы.
И эта магическая технология изменила подход к веб-разработке. С появлением AJAX большая часть веб-разработки переместилась на внешний интерфейс приложения – часть, которая работает в браузере. Вы наблюдаете то, как работает AJAX ежедневно и даже не подозреваете об этом.
Когда вы заходите на современный веб-сайт, перед вами появляется форма. Вы вводите свои учетные данные и нажимаете кнопку «Войти». Индикатор загрузки может вращаться в течение нескольких минут, но если вы обратите внимание, то заметите, что страница на самом деле никогда не перезагружается. Все, что вы сделали, это просто отправили свое имя пользователя и пароль на сервер с помощью AJAX.
Индикатор загрузки нужен только для отвода глаз, пока запрос выполняется, независимо от того, ввели ли вы верные учетные данные или нет. Если ваши учетные данные верны, то ваша домашняя страница загружается, скорее всего, из другого запроса AJAX.
Большинство запросов AJAX в JavaScript не загружают целые веб-страницы, как в нашем примере. Данные отправляются и извлекаются в формате JSON, для представления данных используется текстовый формат, а для форматирования этих данных в формате HTML и их печати на странице используется дополнительный код JavaScript. Например, данные, которые отправляются для входа на веб-сайт, в формате JSON будут выглядеть так:
{ username: "MyUserName", password: "MyPassword" }
Как только учетные данные будут проверены, файл JSON, содержащий минимальный объем данных для отображения панели инструментов, будет отправлен обратно в браузер. AJAX в сочетании с JSON не только наделяет современные веб-страницы способностью быстро реагировать на действия пользователей, но и экономит пропускную способность, отправляя только необходимые данные для создания веб-страницы.
Протоколы API, как и все в этом мире, активно развиваются. Многие компании, включая GraphQL, gRPC и Thrift, пользуются классическими API SOAP и REST. В списке этих API есть и JSON-RPC.
JSON-RPC, созданный для быстрой разработки многофункциональных сайтов, быстро стал лучшим другом разработчиков.
Давайте разберемся, что это такое, и в чем оно полезно специалистам по разработке приложений и API. Знакомство с JSON-RPC начинается с азов JSON. Так что первая глава данной статьи посвящена общей информации о JSON.
JSON – что это такое, и как оно работает
JSON – это легковесный формат обмена сообщениями, который подходит для более быстрой передачи данных. Именно поэтому он так активно используется в современной разработке.
JSON (JavaScript Object Notation, или нотация объектов JavaScript) производит многократную разбивку данных до тех пор, пока они не примут удобный для обработки вид. В основе JSON лежит JavaScript, поэтому просматривая элементы данных, вы не раз встретите строки, нулевые символы, объекты и бинарные переменные.
JSON разбивает сложные сопоставленные данные на управляемые структуры, облегчая обработку данных на многих языках программирования, и считается независимым от языка ресурсом. Его придумал Дуглас Крокфорд в 2000 году с целью упрощения взаимодействия между веб-приложениями и сервером.
Что такое JSON RPC?
JSON-RPC – это не что иное, как преемник JSON, повсеместно признанный протокол для удаленного вызова процедур (RPC - Remote Procedure Calls). Работая на уровне разработки, JSON-RPC запускает различную структуру данных, определяя задачи для приложений. Это сравнительно новый протокол с узкой областью применения.
Наборы команд, гибкость и сценарии развертывания – все работает с ограничениями. Но, тем не менее, разработчики видят в нем идеальный вариант для простой и быстрой разработки. В простых сценариях данные ограничения не являются помехой и побуждают разработчиков переходить с REST на JSON-RPC. Стоит также добавить, что:
JSON-RPC определяет сетевые ограничения, связанные с обработкой данных.
Легкая конструкция и быстрая обработка – все это подходит для инициации передачи данных с узлами Ethereum.
Будучи транспортно-независимым протоколом, JSON-RPC может использовать для взаимодействия сокеты и HTTP.
Это отличное решение для разработки решений на базе Ethereum с использованием блокчейн.
В настоящий момент предлагается 2 стандарта JSON-RPC: JSON-RPC 1.0 и JSON-RPC 2.0:
JSON-RPC 1.0 не хватает возможностей сразу по нескольким пунктам. Отсутствие названий параметров и пояснений к ошибкам вызывает куда больше проблем, чем кажется. Скорее уж, это метод для одноранговой передачи данных.
Обновленный JSON RPC 2.0 значительно доработали, заполнив ряд пробелов предыдущей версии. Версию 1.0. заменили клиент-серверной 2.0. Кроме того, в 2.0. появились транспортные зависимости.
Разумеется, со временем добавили именованные параметры. Поля урезали. Нет ID для уведомлений; в качестве ответа отправляется только результат/ошибка. В обновленной версии есть дополнительные расширения с информацией об ошибках.
Как пользоваться JSON RPC?
Главная функция протокола заключается в отправке клиентских запросов на сервер (при поддержке JSON-RPC). Здесь под клиентом мы подразумеваем общепринятые приложения, которые развертываются для получения запроса от удаленной системы на консолидированный метод.
Введенные параметры передаются удаленной системе в формате массива или объекта. В зависимости от используемой версии JSON-RPC, удаленная система будет отправлять в источник запроса разные итоговые значения.
Все веб-передачи через JSON-RPC унифицированы и сериализированы с помощью JSON. Запрос JSON-RPC – это вызов удаленного метода. Он состоит из 3 элементов:
Метод. Указывает на строку, которая будет запрашиваться при вызове метода. Существует набор зарезервированных имен с префиксом ‘rpc’ – они предназначаются для внутренних вызовов RPC.
Параметры. Второй элемент JSON-RPC (объект или массив) со значением параметра, который будет переноситься. Параметры не вызываются в каждом вызове.
ID. Целое или строковое число, которое регулярно используется для поддержания баланса между запросами и ответами. Если на запрос нет ответа, то ID автоматически удаляется.
В запросе JSON-RPC получатель обязан вернуться к проверенному ответу на каждый полученный запрос. Добавляются 3 компонента:
Результат – первая и важнейшая часть запроса, передающая данные, которые возвращает вызываемый метод. Его часто называют JSON-stat, и при ошибке он остается пустым.
Ошибка – второй компонент. Появляется, если в процессе вызова что-то идет не так. В ошибке отображаются код и сообщение.
ID ответа указывает на запрос, по которому приходит ответ. Если ответов не требуется, то JSON-RPC использует уведомление, в котором написано, что запрос был без ID. В версии 1.0 ID уведомление приходит пустым, а в версии 2.0. оно полностью отсутствует.
Плюсы от использования JSON-RPC
JSON-RPC – это довольно «умный» протокол, который предлагает своим клиентам множество плюсов:
Простая обработка
JSON-RPC намного проще, чем REST. Его легко понимают люди и машины. Здесь нет сложных команд и наборов данных, так что JSON-RPC идеально подходит для начинающих разработчиков. Этот протокол Unicode предлагает компактную командную строку. Кроме того, он способен обрабатывать данные с именованными фразами или отдельными ключевыми словами. Таким образом, JSON-RPC считается простым и понятным инструментом для работы.
Быстрое время разработки
С JSON-RPC не надо ничего придумывать. Все источники доступны и понятны. Такая простота сокращает время разработки и сроки выхода на рынок. Это самое подходящее решение для разработки приложений в сжатые сроки.
Качественный обмен информацией
JSON-RPC гарантирует своевременный, быстрый и точный обмен данными, поскольку может обрабатывать уведомления и несколько вызовов. Чтобы продолжить свою работу, ему не нужно ждать ответа от сервера или клиента. Если сделан запрос сообщения, то JSON-RPC гарантированно доставит его «адресату». Не важно, насколько сложные компоненты приложения входят в цепочку коммуникации, JSON-RPC обеспечит должный обмен информацией.
Улучшенная производительность API
С помощью JSON-RPC можно создавать API, которые не зависят от развертываемого протокола. Такая возможность крайне важна для улучшения производительности API, т.к. заменяет HTTP и TCP, а также снижает рабочую нагрузку.
Описание результатов
JSON-RPC выдает понятные результаты запроса, которые легко прочитать и обработать. Создание пакетных запросов, объяснение body в HTTP и передача параметров – все это гораздо проще реализовать через JSON-RPC.
Улучшенная передача
JSON-RPC – это очень удобный для передачи инструмент, ведь поддерживает такие платформы, как XMPP, WebSockets, SFTP, SSH и SCP. Данное разграничение позволяет разрабатывать быстрые, простые в отладке и удобные для пользователя API. Кроме того, этот протокол полностью отделяет запрошенный контент от используемого процесса передачи. А любые ошибки в запросах, данные и предупреждения передаются через полезную информацию запроса.
REST и JSON-RPC: что выбрать для разработки API?
Богатый выбор API-ресурсов – это всегда хорошо, но остановиться на каком-то одном варианте бывает не так просто. Ниже мы постараемся помочь разработчикам и объясним ключевые особенности популярных протоколов.
JSON-RPC подходит для начинающих разработчиков с ограниченным количеством ресурсов. JSON-RPC – это очень ограниченный в ресурсах протокол, который отлично выполняет свою функцию. Кроме того, если цель разработчика хоть как-то связана с технологией распределенных реестров, то единственным жизнеспособным решением станет именно JSON-RPC. С таким развертыванием не сможет справиться ни один другой протокол.
Для разработки приложений, использующих технологии распределенных реестров, требуется независимый от протокола API, и JSON-RPC отлично подходит. Он позволяет разработчикам создавать API, которые могут взаимодействовать друг с другом с помощью любого протокола.
Есть еще одна область, в которой JSON-RPC превосходит REST. В REST доступен ограниченный набор глаголов, что приводит к ошибкам при выполнении операции. При использовании REST необходимо подробно описать HTTP-метод, и на это тратится много времени. Кроме того, в REST доступны только CRUD-операции. Так что лучше отдавать предпочтение JSON-RPC.
Тем не менее JSON-RPC нельзя назвать универсальным решением для всего. Его проблема заключается во взаимозависимости. Клиенты должны быть тесно связаны с реализацией служб, поэтому вносить изменения в эту реализацию довольно сложно. При попытке изменить что-то, клиенты чаще всего ломаются.
REST решает такие задачи намного лучше. Например, API на базе REST мало того, что легко создаются, так еще и не отслеживают состояния. Этот протокол совместим с HTTP и предлагает огромное множество HTTP-библиотек. REST позволяет создавать гибкие API. Это идеальное решение для CRUD-операций.
Оба протокола имеют свои плюсы и минусы. Разработчикам необходимо принять взвешенное решение, исходя из главной цели разработки. Например, если разработчику нужны высокопроизводительные вычисления, то стоит остановиться на JSON-RPC.
Если требуется независимая разработка приложения с удобным интерфейсом, то смело выбирайте REST. Не стоит также забывать о безопасности API.
JSON-RPC, graphql, grpc
Два самых известных аналога JSON-RPC – это GraphQL и gRPC. GraphQL – это полностью адаптивная система. Она используется для точной локализации данных запроса и получения только необходимых запрашиваемых данных. Основная черта – ориентация на клиента. Сервер практически никак не участвует в веб-передаче. Клиент сам устанавливает правила для обработки запрошенных данных.
GraphQL относится к языкам запросов, а JSON-RPC относится к удаленному вызову процедур.
Еще есть gRPC – легковесный протокол с акцентом на производительность. Это обновленная версия RPC. В JSON-RPC серверы и клиенты договариваются о запрашиваемых данных, а архитектура не важна. А в gRPC, наоборот, запросы обрабатываются по готовой схеме. Этот протокол может выполняться в любой экосистеме.
JSON-RPC интегрируется с MQTT, Python и Kallithea. Для gRPC доступны такие ресурсы, как .NET, JavaScript, C++, Swift и многие другие.
Главные отличия между всеми решениями заключаются в открытости кода и удобстве для клиентов.
Протокол связующего дерева (STP) был первоначально разработан Radia Perlman и впервые описан в 1985 году в Алгоритме распределенного вычисления связующего дерева в расширенной локальной сети.
1 STP уникален в списке рассматриваемых здесь плоскостей управления, поскольку изначально был разработан для поддержки коммутации, а не маршрутизации. Другими словами, STP был разработан для поддержки переадресации пакетов без времени жизни (TTL) и без подкачки заголовка per hop коммутационным устройством. Пакеты, коммутируемые на основе STP, передаются по сети без изменений.
Построение дерева без петель
Процесс построения дерева без петель выглядит следующим образом:
Каждое устройство переводит все порты в заблокированный режим, чтобы ни один порт не пересылал трафик, и начинает объявлять блоки данных протокола моста (Bridge Protocol Data Units -BPDU) для каждого порта. Этот BPDU содержит:
Идентификатор объявленного устройства, который является приоритетным в сочетании с локальным интерфейсом Media Access Control (MAC) адресом.
Идентификатор корневого моста-кандидата. Это мост с самым низким идентификатором, о котором знает локальное устройство. Если каждое устройство в сети запускается в один и тот же момент, то каждое устройство будет объявлять себя как корневой мост-кандидат, пока не узнает о других мостах с более низким идентификатором моста.
При получении BPDU на интерфейсе идентификатор корневого моста, содержащийся в BPDU, сравнивается с локально сохраненным наименьшим идентификатором корневого моста. Если идентификатор корневого моста, содержащийся в BPDU, меньше, то локально сохраненный идентификатор корневого моста заменяется вновь обнаруженным мостом с более низким идентификатором.
После нескольких раундов объявлений каждый мост должен был обнаружить мост с наименьшим идентификатором моста в сети и объявить этот мост корневым.
Это должно происходить, пока все порты на всех устройствах все еще заблокированы (не пересылают трафик).
Чтобы убедиться, что это действительно произойдет, пока все порты все еще заблокированы, таймер устанавливается на достаточно длительное время, позволяющий выбрать корневой мост.
После выбора корневого моста определяется кратчайший путь к корневому мосту.
Каждый BPDU также содержит метрику для достижения корневого моста. Этой метрикой может быть количество переходов, но стоимость каждого перехода также может варьироваться в зависимости от административных переменных, таких как пропускная способность канала.
Каждое устройство определяет порт, через который оно имеет самый дешевый путь к корневому мосту. Он отмечен как корневой порт.
Если существует более одного пути к корневому мосту с одинаковой стоимостью, используется прерыватель связи. Обычно это идентификатор порта.
Для любого звена, по которому соединены два моста:
Мост с наименьшей стоимостью пути к корневому мосту выбирается для пересылки трафика от канала к корневому мосту.
Порт, соединяющий выбранный сервер пересылки с каналом, помечается как назначенный порт.
Порты, отмеченные как корневые или как назначенные порты, могут пересылать трафик.
Результатом этого процесса является единое дерево, по которому доступны все пункты назначения в сети. На рисунке 1 показано, как STP работает в реальной топологии.
Предположим, что все устройства на рисунке 1 были включены в один и тот же момент. Существует ряд возможных вариаций времени, но процесс построения набора безцикловых путей через сеть будет выглядеть, с точки зрения F, примерно так:
Выберите корневой мост:
F объявляет BPDU E и D с идентификатором и корневым мостом кандидата 32768.0200.0000.6666.
D (при условии, что D не получил никаких BPDU) объявляет BDPU с идентификатором и корневым мостом кандидата 28672.0200.0000.4444.
E (при условии, что E не получил никаких BPDU) объявляет BPDU с идентификатором и корневым мостом-кандидатом 32768.0200.0000.5555.
На этом этапе F выберет D в качестве корневого моста и начнет объявлять BPDU со своим локальным идентификатором и корневым мостом-кандидатом, установленным на идентификатор D.
В какой-то момент D и E получат BPDU от C, имеющего идентификатор нижнего моста (24576.0200.0000.3333). Получив этот BPDU, они оба установят свой ID корневого моста кандидата на ID C и отправят новые BPDU в F.
Получив эти новые BPDU, F отметит, что новый идентификатор корневого моста кандидата ниже, чем его предыдущий идентификатор корневого моста кандидата, и затем выберет C в качестве корневого моста.
После нескольких циклов BDPU все мосты в сети выберут C в качестве корневого моста.
Отметьте корневые порты, найдя кратчайший путь к корню:
Предположим, что каждая линия связи стоит 1.
D получит BDPU от C с локальным идентификатором и идентификатором корневого моста 24576.0200.0000.3333 и стоимостью 0.
D добавит стоимость достижения C, одного перехода, объявляя, что он может достичь корневого моста со стоимостью от 1 до F.
E получит BDPU от C с локальным идентификатором и идентификатором корневого моста 24576.0200.0000.3333 и стоимостью 0.
E добавит стоимость достижения C, одного перехода, объявляя, что он может достичь корневого моста со стоимостью от 1 до F.
F теперь имеет два объявления о корневом мосте с равной стоимостью. Он должен разорвать связь между этими двумя доступными путями. Для этого F проверяет идентификаторы объявленных мостов. Идентификатор моста D меньше, чем E, поэтому F будет отмечать свой порт, направленный к D, как корневой порт.
Маркировка назначенных портов на каждом канале:
Единственный другой порт F направлен в сторону E. Должен ли быть заблокирован этот порт?
Чтобы определить это, F сравнивает свой локальный идентификатор моста с идентификатором моста E. Приоритеты одинаковы, поэтому для принятия решения необходимо сравнить адреса локальных портов. Локальный идентификатор F заканчивается на 6666, а у E - на 5555, поэтому E меньше.
F не отмечает интерфейс к E как назначенный порт; вместо этого он отмечает этот порт как заблокированный.
E выполняет то же сравнение и отмечает свой порт в направлении F как назначенный порт.
D сравнивает свою стоимость по отношению к корню со стоимостью F по отношению к корню.
Стоимость D ниже, поэтому он пометит свой порт в направлении D как назначенный порт.
На рисунке 2 показаны заблокированные, назначенные и корневые порты после завершения этих вычислений.
Порты на рисунке 2 помечены как bp для заблокированного порта, rp для корневого порта и dp для назначенного порта. Результатом процесса является дерево, которое может достигать любого сегмента сети, и, следовательно, хостов, подключенных к любому сегменту в сети. Один интересный момент, связанный с STP, заключается в том, что в результате получается единое дерево по всей топологии, закрепленное на корневом мосту. Если какой-либо хост, подключенный к E, отправляет пакет на хост, подключенный к B или F, пакет должен проходить через C, корневой мост, потому что один из двух портов на каналах [F, E] и [E, B] является заблокирован. Это не самое эффективное использование полосы пропускания, но оно предотвращает зацикливание пакетов во время нормальной пересылки.
Как обрабатывается обнаружение соседей в STP? Обнаружение соседей вообще не рассматривается с точки зрения надежной передачи информации по сети. Каждое устройство в сети строит свои собственные BPDU. Эти BPDU не проходят через какое-либо устройство, поэтому нет необходимости в сквозной надежной транспортировке в плоскости управления. Однако обнаружение соседей используется для выбора корневого моста и построения дерева без циклов по всей топологии с использованием BPDU. А как насчет отброшенных и потерянных пакетов? Любое устройство, на котором запущен протокол STP, периодически повторно передает свои BPDU по каждому каналу (в соответствии с таймером повторной передачи). Устройству, на котором запущен протокол STP, требуется несколько отброшенных пакетов (согласно таймеру отключения), чтобы предположить, что его соседи вышли из строя, и, следовательно, перезапустить вычисление состояний корневого моста и порта. В STP нет двусторонней проверки подключения ни для каждого соседа, ни на всем пути. Также не существует какой-либо проверки maximum Transmission Unit (MTU). STP изучает топологию, комбинируя BPDU с информацией о локальных каналах для каждого узла. Однако в сети нет ни одного узла с таблицей, описывающей всю топологию.
Изучение доступных пунктов назначения
Как STP разрешает пересылку? В частности, как устройства, на которых запущен протокол STP, узнают о доступных местах назначения? Рассмотрим рисунок 3.
На рис. 3 показано состояние сети с вычисленным связующим деревом и каждым портом, отмеченным как назначенный или корневой порт. В этой топологии нет заблокированных портов, потому что нет петель. Предположим, B, C и D не имеют информации о подключенных устройствах; A отправляет пакет в сторону E. Что происходит в этот момент?
A передает пакет по каналу [A, B]. Поскольку B имеет назначенный порт на этом канале, он примет пакет (коммутаторы принимают все пакеты на назначенных портах) и проверит адреса источника и назначения.
B может определить, что A доступен через этот назначенный порт, потому что он получил пакет от A на этом порту. Исходя из этого, B вставит MAC-адрес A как достижимый в свою таблицу пересылки через свой интерфейс на канале [A, B].
B не имеет информации о E, поэтому он будет рассылать этот пакет через каждый из своих незаблокированных портов. В этом случае единственный другой порт B - это его корневой порт, поэтому B пересылает этот пакет в C. Это лавинная рассылка называется Broadcast, Unknown, и Multicast (BUM) трафиком. BUM-трафик - это то, чем должна каким-то образом управлять каждая плоскость управления, которая изучает пункты назначения в процессе пересылки.
Когда C получает этот пакет, он проверяет адрес источника и обнаруживает, что A доступен через назначенный порт, подключенный к [B, C]. Он вставит эту информацию в свою локальную таблицу пересылки.
У C также нет информации о том, где E находится в сети, поэтому он просто лавинно рассылает пакет по всем незаблокированным портам. В этом случае единственный другой порт C - это канал [C, D].
D повторяет тот же процесс, которому следовали B и C, узнавая, что A доступен через его корневой порт по каналу [C, D], и лавинно направляет пакет по каналу [D, E].
Когда E получает пакет, он обрабатывает информацию и отправляет ответ обратно A.
Когда D получает этот ответный пакет от E, он проверяет адрес источника и обнаруживает, что E доступен через назначенный ему порт по каналу [D, E]. D действительно знает обратный путь к A, поскольку он обнаружил эту информацию при обработке первого пакета в потоке, идущем от A к E. Он будет искать A в своей таблице пересылки и передавать пакет по каналу [C, D].
C и B будут повторять процесс, который D и C использовали для определения местоположения E и перенаправления обратного трафика обратно в A.
Таким образом, узнавая адрес источника по входящим пакетам, а также путем лавинной рассылки или пересылки пакетов по исходящим каналам, каждое устройство в сети может узнать о каждом достижимом месте назначения. Поскольку протокол STP основан на изучении доступных адресатов в ответ на пакеты, передаваемые по сети, его классифицируют как реактивную плоскость управления. Обратите внимание, что этот процесс обучения происходит на уровне хоста; подсети и IP-адреса не изучаются, а скорее изучается физический адрес интерфейса хоста. Если один хост имеет два физических интерфейса на одном и том же канале, он будет отображаться как два разных хоста для плоскости управления STP.
Как удаляется информация из таблиц пересылки на каждом устройстве? Через процесс тайм-аута. Если запись пересылки не была использована в определенное время (таймер удержания), она удаляется из таблицы. Следовательно, STP полагается на кэшированную информацию пересылки.
Подведение итогов о протоколе связующего дерева
STP явно не является ни протоколом состояния канала, ни протоколом вектора пути. Это протокол вектора расстояния? Любая путаница в том, как классифицировать протокол, проистекает из первоначального выбора корневого моста перед вычислением кратчайших путей. Удалив этот первый шаг, проще классифицировать STP как протокол вектора расстояния, используя распределенную форму алгоритма Беллмана-Форда для расчета путей без петель по топологии. Что нужно сделать с первоначальным расчетом корневого моста? Эта часть процесса гарантирует, что во всей сети будет только одно дерево кратчайшего пути. Таким образом, STP можно классифицировать как протокол вектора расстояния, который использует алгоритм Беллмана-Форда для вычисления единого набора кратчайших путей для всех пунктов назначения во всей сети. Другими словами, STP вычисляет дерево кратчайшего пути по топологии, а не по адресатам.
Почему так важно, чтобы одно дерево вычислялось по всей сети? Это связано со способом, которым STP изучает информацию о доступности: STP - это реактивная плоскость управления, изучающая достижимость в ответ на фактические пакеты, проходящие через сеть. Если бы каждое устройство построило отдельное дерево с корнями в самом себе, этот реактивный процесс привел бы к несогласованному представлению топологии сети и, следовательно, к петлям пересылки.
STP и широковещательные штормы
Широковещательные рассылки - важная часть обнаружения служб в большинстве приложений. Например, как показано на рисунке 4, как A может обнаружить присутствие определенной службы на F?
Самое простое, что может сделать A в этой ситуации, - это отправить какой-то пакет, который будет доставлен на каждый хост, подключенный к сети, и дождаться ответа от хоста, на котором запущена данная служба. Таким образом, A отправляет широковещательную рассылку с вопросом о конкретной услуге или устройстве. Как B, C, D и E должны относиться к этой трансляции? Поскольку широковещательная рассылка не является «обучаемым» адресом (широковещательную рассылку должно принимать каждое устройство в каждом сегменте), лучше всего для коммутаторов пересылать пакет на каждый неблокированный порт.
Что произойдет, если А выполнит много рассылок? Что произойдет, если хост отправит достаточно широковещательных рассылок, чтобы отбросить BPDU? В этом случае сам STP запутается и, скорее всего, создаст цикл пересылки в топологии. Такой цикл пересылки будет, конечно, пересылать широковещательные пакеты постоянно, так как нет TTL для отбрасывания пакетов после того, как они пересекли сеть определенное количество раз. Каждая рассылка, передаваемая A, в этой ситуации останется в сети навсегда, петляя, возможно, между коммутаторами B, C, D и E. И каждая рассылка, добавленная к нагрузке сети, конечно же, предотвратит успешную передачу или прием BPDU, предотвращая схождение STP.
Следовательно, трафик в сети препятствует сходимости STP, а отсутствие сходимости увеличивает нагрузку трафика на саму сеть – возникает положительный цикл обратной связи, который вызывает хаос во всей сети. Эти события называются широковещательными штормами и достаточно распространены в сетях на основе STP, чтобы заставить мудрых проектировщиков и операторов сети ограничивать область действия любого домена STP. Существование широковещательных штормов также привело к ряду модификаций работы STP, таких как простая замена базового протокола плоскостью управления истинным состоянием канала.