Pętle są szkodliwe dla sieci i mogą prowadzić do niekończącej się propagacji pakietów danych, powodując poważne przeciążenia i pogorszenie wydajności sieci.

STP został opracowany przez Dr Radia Perlman i po raz pierwszy opublikowany jako standard IEEE 802.1D w 1990.

Podstawy i działanie

STP działa poprzez tworzenie topologii drzewa, „drzewo rozpinające„, który obejmuje wszystkie przełączniki w sieci. Drzewo to służy do wyznaczania ścieżki w sieci pozbawionej pętli.

Chodzi o to, aby pomiędzy dwoma węzłami w sieci istniała tylko jedna aktywna ścieżka.

Aby to zrobić STP przydziela role (root, wyznaczony i zablokowany) do wszystkich portów w sieci. Role te są następujące:

1. portu głównego: Jest to port zapewniający najlepszą ścieżkę (najniższy koszt) od przełącznika do katalogu głównego.

2. Wyznaczony port: Jest to port zapewniający najlepszą ścieżkę z sieci do katalogu głównego.

3. Zablokowany port: Ten port nie jest używany w bieżącej topologii. Jest to port redundantny i znajduje się w stanie gotowości w przypadku wystąpienia awarii na innych portach.

Role są ustalane na podstawie kilku kryteriów, m.in identyfikator mostu, identyfikator portu i koszt drogi do mostu głównego.

El „most główny” Jest to konkretny przełącznik wybrany przez STP jako sieć odniesienia. Most ten jest wybierany na podstawie jego identyfikatora mostu, który zawiera wartość priorytetu i adres MAC przełącznika. Przełącznik o najniższym identyfikatorze mostu staje się mostem głównym.

Proces STP

Proces STP można podsumować w czterech krokach:

1. Wybór mostu głównego

Proces rozpoczyna się od wyboru mostu głównego (most główny), który zasadniczo jest przełącznikiem pełniącym funkcję punktu odniesienia w sieci. Wszystkie ścieżki w topologii sieci rozpoczynają się od tego przełącznika.

Wybór opiera się na Identyfikator mostu (BID), który składa się z priorytet (wartość domyślna to 32768) i Adres MAC przełącznika.

Przełącznik z najniższym BID staje się mostem głównym. W przypadku równego priorytetu, adres MAC jest używany do rozstrzygnięcia remisu (wygrywa najniższy MAC).

2. Wybór portu głównego

Po wybraniu mostu głównego każdy przełącznik (który nie jest mostem głównym) wybiera swój port główny, czyli port o najniższym koszcie ścieżki do mostu głównego.

Koszt ścieżki jest obliczany na podstawie szybkości transmisji łącza. Szybsze łącze wiąże się z niższymi kosztami.

3. Wybór wyznaczonego portu

Następnie każdy segment sieci (domena kolizyjna) Wybierz wyznaczonego portu. Jest to port o najniższym koszcie ścieżki z segmentu sieci do mostu głównego.

Przełącznik, który ma wyznaczony ten port, nazywa się wyznaczony przełącznik.

4. Blokowanie innych portów

Wszystkie inne porty, które nie są portami głównymi lub wyznaczonymi, są blokowane. Przypisuje się im A stan blokady i nie biorą udziału w przekazywaniu ramek, co pozwala uniknąć tworzenia się pętli.

5. Propagacja informacji o mostku (jednostki danych protokołu mostu, BPDU)

L BPDU Służą do wymiany informacji pomiędzy przełącznikami. Jednostki BPDU są wysyłane okresowo (domyślnie co 2 sekundy) z mostu głównego i wyznaczonych przełączników do wszystkich pozostałych przełączników w sieci.

6. Zmiany w topologii sieci

Jeśli nastąpi zmiana w topologii sieci (na przykład awaria łącza lub dodany zostanie nowy przełącznik), STP przelicza ścieżki i może zmienić status portów (zablokowane na wyznaczone lub root lub odwrotnie), aby upewnić się, że w nowej topologii nie tworzą się żadne pętle.

Te kroki zapewniają utrzymanie w sieci drzewa opinającego pozbawionego pętli i umożliwiają przywrócenie sieci po zmianach topologii.

Należy pamiętać, że nowsze wersje protokołu STP, takie jak protokół Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), mogą wykonywać te kroki wydajniej i szybciej.

Jeśli po ustaleniu topologii drzewa wystąpi awaria sieci, STP może się ponownie skonfigurować i wybrać nową ścieżkę.