Các vòng lặp gây bất lợi cho mạng và có thể dẫn đến việc truyền các gói dữ liệu vô tận, gây tắc nghẽn nghiêm trọng và làm giảm hiệu suất mạng.

STP được phát triển bởi Tiến sĩ Radia Perlman và lần đầu tiên được công bố như là tiêu chuẩn IEEE 802.1D trong 1990.

Nguyên tắc cơ bản và hoạt động

STP hoạt động bằng cách tạo ra cấu trúc liên kết cây, một “cây bao trùm“, bao gồm tất cả các thiết bị chuyển mạch trong mạng. Cây này được sử dụng để xác định đường dẫn không vòng lặp trong mạng.

Ý tưởng là đảm bảo rằng chỉ có một đường dẫn hoạt động giữa hai nút trong mạng.

Để làm điều này, STP phân công vai trò (root, được chỉ định và bị chặn) tới tất cả các cổng trên mạng. Những vai trò này như sau:

1. cổng gốc: Đây là cổng có đường đi tốt nhất (chi phí thấp nhất) từ switch về root.

2. Cảng chỉ định: Đây là cổng có đường dẫn tốt nhất từ ​​mạng tới root.

3. Cổng bị chặn: Cổng này không được sử dụng trong cấu trúc liên kết hiện tại. Đây là một cổng dự phòng và ở chế độ chờ trong trường hợp xảy ra lỗi trên các cổng khác.

Vai trò được xác định dựa trên một số tiêu chí, bao gồm ID cầu, The ID cổng và chi phí đường bộ tới cầu gốc.

El “cầu gốc” Đây là một công tắc cụ thể được STP chọn làm tham chiếu mạng. Cây cầu này được chọn dựa trên ID cầu của nó, bao gồm giá trị ưu tiên và địa chỉ MAC của bộ chuyển mạch. Switch có bridge ID thấp nhất sẽ trở thành root bridge.

quá trình STP

Quá trình STP có thể được tóm tắt thành bốn bước:

1. Lựa chọn cầu gốc

Quá trình bắt đầu với việc lựa chọn root bridge (cầu gốc), về cơ bản là bộ chuyển mạch hoạt động như một điểm tham chiếu trong mạng. Tất cả các đường dẫn trong cấu trúc liên kết mạng đều bắt đầu từ bộ chuyển mạch này.

Sự lựa chọn dựa trên ID cầu (BID), bao gồm một ưu tiên (giá trị mặc định là 32768) và Địa chỉ MAC của công tắc.

Switch có BID thấp nhất sẽ trở thành root bridge. Trong trường hợp có mức độ ưu tiên ngang nhau, địa chỉ MAC được sử dụng để phá vỡ thế hòa (MAC thấp nhất sẽ thắng).

2. Lựa chọn cổng gốc

Sau khi root bridge đã được chọn, mỗi switch (không phải root bridge) sẽ chọn root port của nó, đây là cổng có chi phí đường đi tới root bridge thấp nhất.

Chi phí đường dẫn được tính toán dựa trên tốc độ truyền của liên kết. Một liên kết nhanh hơn có chi phí thấp hơn.

3. Chọn cổng được chỉ định

Sau đó mỗi đoạn mạng (miền va chạm) chọn một cảng được chỉ định. Đây là cổng có chi phí đường dẫn thấp nhất từ ​​phân đoạn mạng đến cầu gốc.

Switch có cổng này được chỉ định được gọi là công tắc được chỉ định.

4. Chặn các cổng khác

Tất cả các cổng khác không phải là cổng gốc hoặc cổng được chỉ định đều bị chặn. Họ được giao một Tình trạng khóa và chúng không tham gia vào quá trình chuyển tiếp khung, điều này tránh được việc hình thành các vòng lặp.

5. Truyền bá thông tin cầu nối (Đơn vị dữ liệu giao thức cầu nối, BPDU)

Các BPDU Chúng được sử dụng để trao đổi thông tin giữa các thiết bị chuyển mạch. BPDU được gửi định kỳ (theo mặc định là 2 giây một lần) từ cầu gốc và các thiết bị chuyển mạch được chỉ định tới tất cả các thiết bị chuyển mạch khác trong mạng.

6. Thay đổi cấu trúc liên kết mạng

Nếu có sự thay đổi xảy ra trong cấu trúc liên kết mạng (ví dụ: nếu một liên kết bị lỗi hoặc một bộ chuyển mạch mới được thêm vào), STP sẽ tính toán lại các đường dẫn và có thể thay đổi trạng thái của các cổng (bị chặn ở cổng được chỉ định hoặc root hoặc ngược lại) để đảm bảo không có vòng lặp nào hình thành trong cấu trúc liên kết mới.

Các bước này đảm bảo rằng cây bao trùm không có vòng lặp được duy trì trong mạng và cho phép mạng phục hồi sau những thay đổi cấu trúc liên kết.

Bạn nên nhớ rằng các phiên bản mới hơn của STP, chẳng hạn như Giao thức cây kéo dài nhanh (RSTP), có thể thực hiện các bước này hiệu quả và nhanh chóng hơn.

Khi cấu trúc liên kết cây được thiết lập, nếu xảy ra lỗi mạng, STP có thể tự cấu hình lại và chọn đường dẫn mới.