A operação normal do Spanning Tree Protocol (STP) garante uma topologia sem loop em redes Ethernet. O STP identifica e bloqueia caminhos redundantes que poderiam causar loops de rede, permitindo apenas um caminho ativo entre dispositivos de rede. Ele se ajusta dinamicamente às mudanças na topologia da rede recalculando a árvore e atualizando o status das portas para manter a estabilidade da rede e evitar tempestades de transmissão.
O STP funciona passo a passo elegendo inicialmente uma ponte raiz, que é o switch com o ID de ponte mais baixo. Todos os outros switches determinam seu caminho mais curto para a ponte raiz e atribuem funções às suas portas: portas raiz (o caminho mais curto para a ponte raiz), portas designadas (o melhor caminho para um segmento de rede) e portas não designadas (bloqueadas para evitar loops). Se ocorrer uma alteração na topologia, o STP recalcula os caminhos e reatribui as funções das portas para manter uma rede sem loops.
A operação do STP envolve o envio de Bridge Protocol Data Units (BPDUs) entre switches para compartilhar informações sobre a topologia da rede. Os switches usam BPDUs para eleger uma ponte raiz e para trocar mensagens de configuração. O STP processa essas mensagens para determinar o melhor caminho para a ponte raiz e para decidir quais portas bloquear ou manter ativas. Esta troca contínua de BPDUs permite que o STP se adapte às mudanças na rede e mantenha uma operação sem loop.
O mecanismo do STP inclui vários estados para cada porta: bloqueio, escuta, aprendizagem e encaminhamento. No estado de bloqueio, as portas não encaminham quadros para evitar loops. No estado de escuta, as portas processam BPDUs para participar na eleição da ponte raiz e na seleção do caminho. No estado de aprendizagem, as portas atualizam sua tabela de endereços MAC, mas não encaminham quadros. No estado de encaminhamento, as portas encaminham quadros ativamente. Esses estados ajudam o STP a gerenciar a topologia da rede e garantir uma transmissão confiável de dados sem loops.