بروتوكول PVST و RSTP في الشبكات

بروتوكول PVST وبروتوكول RSTP: شرح مفصل

مقدمة

في عالم الشبكات، تعد البروتوكولات التي تساعد في تحسين أداء الاتصال داخل الشبكة أمرًا بالغ الأهمية لضمان استقرار الشبكة وكفاءتها. من بين هذه البروتوكولات التي تلعب دورًا حيويًا في التحكم في التبديل في الشبكات المحلية هو بروتوكول PVST (Per VLAN Spanning Tree) و RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol). يعتبر كل من هذين البروتوكولين من الحلول التي تساهم في تجنب الدورات الشبكية (loops) التي يمكن أن تحدث عند بناء شبكات معقدة.

في هذا المقال، سوف نتناول شرحًا مفصلًا لبروتوكول PVST، ومن ثم نستعرض بروتوكول RSTP كأحد الحلول المتقدمة التي تحل بعض القيود التي يواجهها PVST.

ما هو بروتوكول PVST؟

بروتوكول PVST هو إحدى الإصدارات المخصصة لبروتوكول Spanning Tree Protocol (STP)، الذي يستخدم لإدارة طرق التبديل في الشبكات المحلية (LAN). تم تطوير PVST بواسطة شركة Cisco لتحسين الأداء في الشبكات المتعددة VLANs. يعتمد PVST على فكرة منع الدورات في الشبكة (network loops) وتحديد المسار الأمثل للبيانات من خلال شبكات التبديل.

آلية عمل بروتوكول PVST

يعتمد PVST على مبدأ Spanning Tree الذي يسمح بتحديد المسارات المثلى بين المحولات (switches) في الشبكة، مع ضمان تجنب الدورات التي يمكن أن تؤدي إلى زيادة الحمل على الشبكة أو تعطلها. PVST يتيح لكل VLAN استخدام شجرة التوسيع الخاصة بها بحيث يمكن للشبكة متعددة VLAN أن تستخدم عدة شجرات توسيع في وقت واحد.

في PVST، لكل VLAN شجرة توسع (Spanning Tree) مستقلة. وهذا يعني أن الشبكة التي تستخدم PVST ستقوم بإنشاء شجرة Spanning Tree مختلفة لكل VLAN، مما يسمح بتخصيص المسارات بناءً على الخصائص الفردية لكل VLAN.

خطوات البروتوكول:

1. جهاز الجذر (Root Bridge): في البداية، يتم اختيار جهاز الجذر الذي سيكون الموجه الرئيس في الشبكة.

2. اختيار المسار الأفضل (Best Path): بعد تحديد جهاز الجذر، يقوم PVST بحساب أفضل المسارات بناءً على تقييم الأولوية وتكلفة الوصول إلى الجهاز الجذر.

3. حظر المسارات المكررة (Block Redundant Paths): يتم حظر المسارات التي قد تسبب دورات، مما يساهم في منع حدوث مشاكل في الشبكة.

مزايا وعيوب بروتوكول PVST

مزايا:

1. التوافق مع الشبكات متعددة VLANs: يعد PVST مثاليًا في البيئات التي تستخدم أكثر من VLAN، حيث يسمح لكل VLAN باستخدام شجرة توسع خاصة بها.

2. المرونة في الشبكات: يمكن تكوين البروتوكول ليعمل بشكل مستقل على كل VLAN، مما يتيح تخصيصًا دقيقًا لمسارات البيانات.

3. دعم للشبكات المتنوعة: يوفر PVST دعمًا فعالًا للشبكات الكبيرة والمعقدة.

عيوب:

1. التعقيد في الإعداد: قد تكون عملية إعداد PVST على الشبكات التي تحتوي على العديد من VLANs معقدة ومتطلبة للعديد من الموارد.

2. الأداء المنخفض: في بعض الحالات، قد يؤدي تعدد شجرات التوسيع إلى تباطؤ في الأداء مقارنة ببروتوكولات أخرى مثل RSTP.

3. تأخير في استعادة الشبكة: في حالة حدوث تغييرات في الشبكة، مثل إضافة أو إزالة المحولات، قد يستغرق PVST وقتًا طويلًا لاستعادة الشبكة إلى حالتها المثلى.

ما هو بروتوكول RSTP؟

بروتوكول RSTP هو تحسين على بروتوكول STP التقليدي. تم تطويره لتحسين سرعة استجابة الشبكة عند حدوث تغييرات في بنية الشبكة، مثل إضافة أو إزالة أجهزة الشبكة. RSTP هو الجيل التالي من STP، حيث يوفر تحسينات كبيرة في زمن الاستجابة في حالة حدوث تغييرات في الشبكة، ويعد أكثر فعالية في الشبكات التي تحتاج إلى استجابة سريعة.

آلية عمل بروتوكول RSTP

RSTP يعد تحسينًا كبيرًا على بروتوكول STP التقليدي، حيث يقلل بشكل ملحوظ من وقت الاستعادة في حالة حدوث فشل في الروابط أو تغييرات في تكوين الشبكة. يعتمد RSTP على نفس المبادئ الأساسية التي يقوم عليها STP، مثل جهاز الجذر (Root Bridge) والممرات البديلة (Backup Paths)، لكنه يضيف آلية جديدة لزيادة سرعة التحول بين الحالات المختلفة (مثل الانتقال من حالة الاستعداد إلى حالة التمرير أو الانتقال من حالة الاستعداد إلى حالة التخزين).

الاختلافات الرئيسية بين STP و RSTP:

1. سرعة الاستعادة: في RSTP، يتم تقليل وقت الانتقال بين الحالات المختلفة بشكل كبير مقارنة بـ STP، مما يؤدي إلى تقليل الفترات الزمنية التي يتم فيها حظر الحركة على الروابط.

2. آلية المعالجة: في RSTP، يتم استخدام Edge Ports (المنافذ المرفقة بالأجهزة الطرفية) بشكل أفضل، مما يساهم في تسريع عملية اكتشاف التغيرات في الشبكة.

3. المرونة: RSTP يقدم آلية مرنة في التعامل مع الشبكات الديناميكية التي تشهد تغييرات مستمرة في بنيتها، مما يعزز استقرار الشبكة بشكل أكبر.

مزايا وعيوب بروتوكول RSTP

مزايا:

1. سرعة في استعادة الشبكة: واحدة من أهم مزايا RSTP هي سرعته في الاستعادة بعد الفشل أو التغيير في الشبكة، حيث يقلل من التأخير بشكل كبير مقارنة بـ STP.

2. تحسين الأداء: يساهم RSTP في تحسين الأداء الكلي للشبكة من خلال تقليل الفترات الزمنية التي تكون فيها الشبكة غير فعالة بسبب تغييرات الشبكة.

3. **التوافق مع STP: RSTP متوافق مع بروتوكول STP التقليدي، مما يعني أنه يمكن دمجه مع الشبكات الحالية دون الحاجة إلى تغيير جذري في البنية التحتية.

عيوب:

1. التعقيد في الإعداد: قد يتطلب RSTP فهمًا متقدمًا لإعدادات الشبكة، خاصة في الشبكات الكبيرة والمعقدة.

2. دعم محدود لبعض الأجهزة: بعض الأجهزة القديمة قد لا تدعم RSTP، مما يؤدي إلى الحاجة للحفاظ على دعم STP التقليدي في الشبكات التي تحتوي على أجهزة قديمة.

مقارنة بين PVST و RSTP

الخاتمة

تعتبر البروتوكولات PVST و RSTP من الأدوات الأساسية في عالم الشبكات، حيث تقدم كل منهما مزايا معينة تتناسب مع أنواع مختلفة من الشبكات. في حين أن PVST يوفر تخصيصًا كبيرًا للشبكات التي تستخدم العديد من VLANs، إلا أن RSTP يبرع في تحسين السرعة وزيادة كفاءة الشبكة، مما يجعله الخيار الأفضل في بعض الحالات التي تتطلب استجابة سريعة وتوافر مستمر.