Allgemeine Funktionsweise von BPDUs

In einem funktionierenden Netzwerk sendet jeder Switch BPDUs mit der Identifizierung dessen, was er für die Root-Bridge hält.

Wenn ein Switch eine BPDU empfängt, die darauf hinweist, dass es eine Root-Bridge mit einer niedrigeren ID als der aktuellen gibt, aktualisiert er seine Informationen und beginnt mit der Weiterleitung dieser BPDU anstelle seiner eigenen.

Dieser Prozess stellt sicher, dass sich alle Switches darauf einigen, wer die Root-Bridge ist. Von dort aus ermitteln sie mithilfe der BPDUs den kürzesten Pfad zur Root-Bridge und blockieren alle Ports, die sich nicht auf diesem Pfad befinden, um Netzwerkschleifen zu verhindern.

Es ist wichtig zu verstehen, wie das Spanning Tree-Protokoll diese Pakete verwendet, um ein gesundes und funktionsfähiges Netzwerk aufrechtzuerhalten.

Auswahl der Root Bridge

Der Prozess beginnt mit der Auswahl der Root Bridge. Jeder Switch sendet eine Konfigurations-BPDU mit seiner eigenen Bridge-ID als Root-Bridge-ID. Eine Bridge-ID setzt sich aus einem Prioritätswert (2 Bytes) und der MAC-Adresse des Switches (6 Bytes) zusammen. Der Switch mit der niedrigsten Bridge-ID wird zur Root Bridge. Bei Prioritätsgleichheit entscheidet die niedrigste MAC-Adresse über die Root Bridge.

Auswahl zwischen Root-Ports und designierten Ports

Sobald die Root Bridge eingerichtet ist, müssen die anderen Switches den besten Pfad zu ihr ermitteln. Dies erfolgt über Root-Ports. Jeder Switch, mit Ausnahme der Root Bridge, wählt einen seiner Ports als Root Port aus, also den Port mit den niedrigsten Pfadkosten zur Root Bridge.

Designierte Ports sind diejenigen, die sich auf dem ausgewählten Pfad befinden, um die Root Bridge zu erreichen. Designierte Ports sind dafür verantwortlich, BPDUs entlang der Netzwerkhierarchie zu senden, damit andere Switches ihren Weg zur Root Bridge finden können.

Blockieren von Ports und Portrollen in RSTP

Ports, die nicht als Root-Ports oder designierte Ports ausgewählt sind, werden blockiert, um Schleifen zu verhindern. Im Blockierungszustand sendet oder empfängt ein Port keinen Datenverkehr, kann aber dennoch BPDUs empfangen.

RSTP definiert im Gegensatz zu herkömmlichem STP zusätzliche Rollen für Ports, wie z. B. alternative Ports und Backup-Ports. Diese Rollen ermöglichen eine schnellere Rekonvergenz des Netzwerks, wenn Topologieänderungen auftreten.

Änderungen in Topologie und BPDUs

Wenn sich die Topologie ändert, beispielsweise wenn eine Verbindung ausfällt oder wieder aufgebaut wird, beginnen die beteiligten Switches, TCN-BPDUs an die Root Bridge zu senden. Wenn die Root Bridge diese BPDUs empfängt, sendet sie eine Konfigurations-BPDU an alle Switches, um anzuzeigen, dass eine Änderung in der Topologie stattgefunden hat und dass sie ihre Informationen aktualisieren sollten.

Final Thoughts

Es ist wichtig zu beachten, dass die obigen Details das Standardverhalten des Spanning Tree-Protokolls und die Verwendung von BPDUs beschreiben. Es gibt jedoch mehrere Versionen und Varianten des Spanning Tree-Protokolls (wie RSTP, MSTP, PVST usw.), die sich in spezifischen Details der Verwendung von BPDUs und anderen Aspekten ihres Betriebs unterscheiden können.

Im Allgemeinen sind BPDUs für die Aufrechterhaltung der Stabilität und Effizienz von Ethernet-Netzwerken unerlässlich. Sie ermöglichen die Kommunikation und Koordination zwischen Switches, um Schleifen zu vermeiden, den besten Pfad für den Datenverkehr auszuwählen und sich an Änderungen in der Netzwerktopologie anzupassen.