Altın Konu PVST'ye Giriş

Cisco'nun PVST (VLAN Başına Yayılma Ağacı) ve PVST+ protokolleri hakkındaki tartışmamıza başlıyor. İlk olarak, orijinal STP'nin verimsizliklerini inceleyeceğiz ve ardından PVST'nin ağa getirdiği iyileştirmeleri göstereceğiz.
​

Orijinal IEEE 802.1d yayılma ağacı protokolü (genellikle ortak yayılma ağacı olarak adlandırılır), ağ oluşturmada önemli bir atılımdı. Tek bir döngüsüz yol oluşturarak anahtarlamalı ağlardaki döngü sorununu çözdü ve anahtarlamalı ağları daha güvenilir hale getirdi. Ayrıca anahtarlamalı ağların ölçeklenebilirliğini sağladı ve modern veri merkezlerinin temelini attı. Bununla birlikte, ağa bağlı kullanıcı ve uygulama sayısının artmasıyla birlikte, üç önemli protokol verimsizliği ortaya çıkmaya başladı:

boşa harcanan bant genişliği
optimal olmayan trafik yolları
sınırlı hata izolasyonu
Ortak STP verimsizliklerinin her birini tartışmaya başlamak için aşağıdaki diyagramı kullanacağız.



Üç farklı binada bulunan üç anahtar (switch) vardır. Anahtarlar arasındaki bağlantılar pahalı fiber optik kablolardır.
​

Yukarıda gösterilen anahtarlı topolojiyi hayal edin. Anahtarların ortak bir yayılma ağacı (common spanning tree) çalıştırdığını ve üçgen bir topolojide bağlandığını fark edin. Bu nedenle, STP, döngüleri önlemek için SW1 ve SW2 arasındaki bağlantıyı engellemiştir.

Üç binayı birbirine bağlayan basit bir üçgen ağ topolojisinde, Ortak Yayılma Ağacı (CST), tüm VLAN'lar için yalnızca bir döngüsüz ağaç oluşturur. Bu, döngüleri önlemek için binalar arasındaki bağlantılardan birinin STP tarafından tüm trafik için engelleme durumuna getirildiği anlamına gelir.

Bu engellenen bağlantının yüksek kaliteli bir fiber optik hat olduğunu hayal edin. Kazı, izinler ve donanım için yüksek maliyetlerle planlama ve kurulum yıllar sürdü. Ancak CST'nin sınırlaması nedeniyle, bağlantı hiçbir trafik için kullanılmaz; aktif yolda bir arıza bekleyen boşta durur.



Ekonomik açıdan bakıldığında, bu açık bir verimsizliktir. Protokolün mevcut tüm yollardan yararlanamaması nedeniyle altyapıya yapılan büyük bir yatırım boşa gider. Tüm VLAN'lar aynı döngüsüz ağacı izler ve STP, bağlantının gerçek değeri veya maliyetine bakılmaksızın, gereksiz gördüğü her bağlantıyı engeller.

Bu, gerçek dünya ağlarında CST'nin önemli bir dezavantajını göstermektedir. Pahalı bağlantılar engellendiğinde, ağ hem verimsiz hem de israfçı hale gelir. PVST veya RPVST gibi daha gelişmiş sürümler, her VLAN'ın farklı yollar kullanmasına izin vererek bunu çözer. Ancak CST ile bazı bağlantılar pahalı yedeklere dönüştürülür.
​

CST, binalar arasındaki bağlantılardan birini engellediği için, trafik her zaman en kısa yolu kullanamaz. Bunun yerine, doğrudan bir bağlantı mevcut olsa bile, üçüncü bir binadan geçmek zorunda kalabilir. Bu, özellikle ses ve video akışları gibi zamana duyarlı uygulamalar için sorunludur.

VoIP trafiği çok fazla bant genişliğine ihtiyaç duymaz, ancak düşük gecikmeye ve minimum gecikmeye ihtiyaç duyar. CST, genellikle en hızlı yol olan doğrudan fiber bağlantısını engellediğinde, ses paketleri daha uzun yollardan yeniden yönlendirilir. Bu, gecikmeye, titreşim artışına neden olur ve arama kalitesini etkileyebilir.



Bu durumda, CST optimum olmayan bir trafik yolu oluşturur. Ağ fiziksel olarak daha iyi performans sunma yeteneğine sahip olsa da, protokol buna izin vermez. VoIP veya video gibi gerçek zamanlı hizmetler için, ağ yüksek kaliteli altyapıya yatırım yapmış olsa bile, bu durum kötü bir kullanıcı deneyimine yol açabilir. Sorun donanımda değil, CST'nin sınırlamalarındadır.

Her ağda, genellikle farklı VLAN'larda ayrılmış birden fazla farklı trafik türü vardır. Mühendisler, farklı trafiğin anahtarlamalı ağlar üzerinden farklı yollar izlemesi için her VLAN için farklı döngüsüz topolojiler tanımlayabilmenin çok daha verimli olduğunu fark ettiler, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi.



Ses ve video trafiğinin doğrudan SW1 ve SW2 arasında, veri trafiğinin ise SW3 üzerinden geçtiğine dikkat edin.
​

CST'nin bir diğer önemli zayıf noktası, sınırlı hata izolasyonudur. Tüm ağ için yalnızca bir yayılma ağacı oluşturduğu için, herhangi bir topoloji değişikliği tüm VLAN'ları aynı anda etkiler. Örneğin, bir bağlantı kesilirse veya bir anahtar yeniden başlatılırsa, CST tüm yayılma ağacını yeniden hesaplar. Bu süre zarfında, etkilenen ağ bölümüyle doğrudan ilgili olmasalar bile, tüm VLAN'lar kesintiye uğrar.

Bu verimsiz ve risklidir. Bir VLAN'da veya bağlantıda küçük bir sorun, tüm ağdaki ilgisiz hizmetleri etkileyebilir. Birçok VLAN ve VoIP, kameralar veya kontrol sistemleri gibi kritik hizmetlere sahip ağlarda, bu izolasyon eksikliği geniş çaplı kesintilere neden olabilir ve kararlılığı etkileyebilir.

PVST ve RPVST+ gibi modern STP sürümleri, her VLAN'ı kendi döngüsüz ağacında tutarak bunu iyileştirir. Bu şekilde, bir VLAN'daki arıza diğerlerini etkilemez. Ancak CST ile ayrım yoktur ve bir sorun tüm ağa yayılabilir.
​

Cisco, orijinal 802.1d STP'nin verimsizliğini fark etti ve PVST adı verilen VLAN Başına Yayılma Ağacı protokolünü tanıttı.

Aşağıdaki şemada gösterildiği gibi, her VLAN için ayrı bir yayılma ağacı örneği çalıştırır.



PVST'nin en büyük avantajlarından biri, birden fazla VLAN'ın aynı fiziksel ağı paylaşmasına olanak sağlamasıdır. Bu, şirketlerin ağdaki farklı trafik türlerini VLAN'lara ayırmasına yardımcı olur ve bu da güvenliği ve performansı artırabilir.

Örneğin, bir kuruluşun ses için bir VLAN'ı, veritabanı için başka bir VLAN'ı ve Wi-Fi için başka bir VLAN'ı olabilir. PVST ile her VLAN'ın kendi yayılma ağacı örneği ve topolojisi vardır. Bu, ağ kaynaklarının daha iyi kullanılmasını sağlar ve genel ağ verimliliğini artırır.​