STP (Spanning Tree Protocol) to protokół sieciowy używany do zapobiegania powstawaniu pętli w sieciach Ethernet poprzez tworzenie topologii logicznej pozbawionej pętli. Istnieją przede wszystkim dwa typy protokołu STP: STP (protokół drzewa opinającego) i RSTP (protokół szybkiego drzewa opinającego). Protokół STP, oparty na standardzie IEEE 802.1D, działa poprzez wybór mostu głównego, określenie najkrótszej ścieżki do mostu głównego i zablokowanie zbędnych ścieżek, aby zapobiec pętlom. RSTP, oparty na IEEE 802.1w, poprawia czas konwergencji protokołu STP, skracając czas wymagany do przejścia portów między stanami i umożliwiając szybsze przywracanie stanu po zmianach topologii sieci.
Typy STP mogą odnosić się do różnych wersji lub implementacji protokołu Spanning Tree, takich jak STP (protokół drzewa opinającego), RSTP (protokół szybkiego drzewa opinającego) i MSTP (protokół wielokrotnego drzewa opinającego). Każdy typ ma swoją własną charakterystykę i ulepszenia mające na celu optymalizację wydajności sieci, skrócenie czasu konwergencji i obsługę bardziej złożonych topologii sieci.
Komunikaty STP są niezbędne do działania protokołu Spanning Tree i obejmują jednostki danych protokołu mostu (BPDU). Istnieją różne typy komunikatów STP wymieniane między przełącznikami, takie jak jednostki BPDU konfiguracji, jednostki BPDU powiadomienia o zmianie topologii (TCN) i jednostki BPDU z propozycją i umową (używane w RSTP). Komunikaty te służą do ustanawiania i utrzymywania topologii drzewa opinającego, komunikowania zmian w sieci oraz negocjowania ról i stanów portów pomiędzy przełącznikami.
Protokół STP jest używany przede wszystkim do zapobiegania powstawaniu pętli w sieciach Ethernet poprzez zapewnienie, że w danym momencie istnieje tylko jedna aktywna ścieżka pomiędzy dowolnymi dwoma urządzeniami sieciowymi. Wybierając most główny i obliczając optymalne ścieżki, blokując jednocześnie nadmiarowe, STP pomaga utrzymać stabilność sieci, zapobiegać burzom rozgłoszeniowym i optymalizować przekazywanie danych w środowiskach przełączanych.
Protokół Spanning Tree działa w pięciu odrębnych etapach w celu ustalenia topologii pozbawionej pętli w sieci. Etapy te obejmują:
- Inicjalizacja: Każdy przełącznik rozpoczyna się w stanie blokowania i stopniowo przechodzi przez stany słuchania i uczenia się.
- Wybór mostu: Przełączniki wybierają most główny na podstawie najniższego identyfikatora mostu (kombinacja priorytetu i adresu MAC).
- Wykrywanie topologii: Przełączniki wymieniają komunikaty BPDU w celu wykrycia topologii sieci i określenia najkrótszej ścieżki do mostu głównego.
- Określanie roli portu: portom przełącznika przypisuje się role, takie jak port główny, port wyznaczony i port blokujący, aby ustalić optymalne ścieżki i zapobiec pętlom.
- Topologia bez pętli: Po konwergencji sieć osiąga topologię bez pętli, w której nadmiarowe ścieżki są blokowane, zapewniając wydajną i niezawodną transmisję danych w sieci.