STP (Protocolo de árbol de expansión) es un protocolo de red que se utiliza para evitar bucles en redes Ethernet mediante la creación de una topología lógica sin bucles. Existen principalmente dos tipos de STP: STP (Protocolo de árbol de expansión) y RSTP (Protocolo de árbol de expansión rápida). STP, basado en el estándar IEEE 802.1D, funciona eligiendo un puente raíz, determinando las rutas más cortas al puente raíz y bloqueando rutas redundantes para evitar bucles. RSTP, basado en IEEE 802.1w, mejora el tiempo de convergencia de STP al reducir el tiempo necesario para la transición de puertos entre estados y permitir una recuperación más rápida de los cambios en la topología de la red.
Los tipos de STP pueden referirse a las diferentes versiones o implementaciones del protocolo Spanning Tree, como STP (Protocolo de árbol de expansión), RSTP (Protocolo de árbol de expansión rápido) y MSTP (Protocolo de árbol de expansión múltiple). Cada tipo tiene sus propias características y mejoras destinadas a optimizar el rendimiento de la red, reducir el tiempo de convergencia y admitir topologías de red más complejas.
Los mensajes STP son esenciales para el funcionamiento del protocolo Spanning Tree e incluyen unidades de datos de protocolo puente (BPDU). Hay diferentes tipos de mensajes STP que se intercambian entre conmutadores, como BPDU de configuración, BPDU de notificación de cambio de topología (TCN) y BPDU con propuesta y acuerdo (utilizados en RSTP). Estos mensajes se utilizan para establecer y mantener la topología del árbol de expansión, comunicar cambios en la red y negociar roles y estados de puertos entre conmutadores.
STP se utiliza principalmente para evitar bucles en redes Ethernet al garantizar que solo haya una ruta activa entre dos dispositivos de red a la vez. Al elegir un puente raíz y calcular las rutas óptimas mientras bloquea las redundantes, STP ayuda a mantener la estabilidad de la red, prevenir tormentas de transmisión y optimizar el reenvío de datos en entornos conmutados.
El protocolo Spanning Tree opera en cinco etapas distintas para establecer una topología sin bucles dentro de una red. Estas etapas incluyen:
- Inicialización: cada interruptor comienza en el estado de bloqueo y pasa gradualmente a través de los estados de escucha y aprendizaje.
- Elección de puente: los conmutadores eligen un puente raíz según el ID de puente más bajo (combinación de prioridad y dirección MAC).
- Descubrimiento de topología: los conmutadores intercambian mensajes BPDU para descubrir la topología de la red y determinar la ruta más corta al puente raíz.
- Determinación de la función del puerto: a los puertos del switch se les asignan funciones como puerto raíz, puerto designado y puerto de bloqueo para establecer rutas óptimas y evitar bucles.
- Topología sin bucles: después de la convergencia, la red logra una topología sin bucles donde se bloquean las rutas redundantes, lo que garantiza una transmisión de datos eficiente y confiable a través de la red.