Der normale Betrieb des Spanning Tree Protocol (STP) gewährleistet eine schleifenfreie Topologie in Ethernet-Netzwerken. STP identifiziert und blockiert redundante Pfade, die Netzwerkschleifen verursachen könnten, und lässt nur einen aktiven Pfad zwischen Netzwerkgeräten zu. Es passt sich dynamisch an Änderungen der Netzwerktopologie an, indem es den Baum neu berechnet und den Status der Ports aktualisiert, um die Netzwerkstabilität aufrechtzuerhalten und Broadcast-Stürme zu verhindern.
STP funktioniert Schritt für Schritt, indem es zunächst eine Root-Bridge auswählt, also den Switch mit der niedrigsten Bridge-ID. Alle anderen Switches ermitteln ihren kürzesten Pfad zur Root-Bridge und weisen ihren Ports Rollen zu: Root-Ports (der kürzeste Pfad zur Root-Bridge), designierte Ports (der beste Pfad zu einem Netzwerksegment) und nicht designierte Ports (gesperrt für). Schleifen verhindern). Wenn eine Topologieänderung auftritt, berechnet STP die Pfade neu und weist Portrollen neu zu, um ein schleifenfreies Netzwerk aufrechtzuerhalten.
Der Betrieb von STP umfasst das Senden von Bridge Protocol Data Units (BPDUs) zwischen Switches, um Informationen über die Netzwerktopologie auszutauschen. Switches verwenden BPDUs, um eine Root-Bridge auszuwählen und Konfigurationsnachrichten auszutauschen. STP verarbeitet diese Nachrichten, um den besten Pfad zur Root-Bridge zu ermitteln und zu entscheiden, welche Ports blockiert oder aktiv bleiben sollen. Dieser fortlaufende Austausch von BPDUs ermöglicht es STP, sich an Netzwerkänderungen anzupassen und einen schleifenfreien Betrieb aufrechtzuerhalten.
Der STP-Mechanismus umfasst mehrere Zustände für jeden Port: Blockieren, Abhören, Lernen und Weiterleiten. Im Blockierungszustand leiten Ports keine Frames weiter, um Schleifen zu verhindern. Im Überwachungszustand verarbeiten Ports BPDUs, um an der Auswahl der Root-Bridge und der Pfadauswahl teilzunehmen. Im Lernzustand aktualisieren Ports ihre MAC-Adresstabelle, leiten jedoch keine Frames weiter. Im Weiterleitungszustand leiten Ports Frames aktiv weiter. Diese Zustände helfen STP bei der Verwaltung der Netzwerktopologie und sorgen für eine zuverlässige Datenübertragung ohne Schleifen.