STP (Spanning Tree Protocol) è un protocollo di rete utilizzato per prevenire loop nelle reti Ethernet creando una topologia logica priva di loop. Esistono principalmente due tipi di STP: STP (Spanning Tree Protocol) e RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol). STP, basato sullo standard IEEE 802.1D, opera eleggendo un root bridge, determinando i percorsi più brevi verso il root bridge e bloccando i percorsi ridondanti per evitare loop. RSTP, basato su IEEE 802.1w, migliora il tempo di convergenza di STP riducendo il tempo necessario per la transizione delle porte tra stati e consentendo un ripristino più rapido dai cambiamenti della topologia di rete.
I tipi STP possono fare riferimento alle diverse versioni o implementazioni del protocollo Spanning Tree, come STP (Spanning Tree Protocol), RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) e MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol). Ciascun tipo ha le proprie caratteristiche e miglioramenti volti a ottimizzare le prestazioni della rete, ridurre i tempi di convergenza e supportare topologie di rete più complesse.
I messaggi STP sono essenziali per il funzionamento del protocollo Spanning Tree e includono Bridge Protocol Data Unit (BPDU). Esistono diversi tipi di messaggi STP scambiati tra switch, come BPDU di configurazione, BPDU di notifica di modifica della topologia (TCN) e BPDU con proposta e accordo (utilizzato in RSTP). Questi messaggi vengono utilizzati per stabilire e mantenere la topologia spanning tree, comunicare modifiche alla rete e negoziare ruoli e stati delle porte tra gli switch.
STP viene utilizzato principalmente per prevenire loop nelle reti Ethernet garantendo che vi sia un solo percorso attivo alla volta tra due dispositivi di rete qualsiasi. Scegliendo un root bridge e calcolando i percorsi ottimali bloccando quelli ridondanti, STP aiuta a mantenere la stabilità della rete, prevenire tempeste di trasmissione e ottimizzare l’inoltro dei dati in ambienti commutati.
Il protocollo Spanning Tree opera in cinque fasi distinte per stabilire una topologia priva di loop all’interno di una rete. Queste fasi includono:
- Inizializzazione: ogni interruttore inizia nello stato di blocco e passa gradualmente attraverso gli stati di ascolto e di apprendimento.
- Elezione del bridge: gli switch eleggono un root bridge in base all’ID bridge più basso (combinazione di priorità e indirizzo MAC).
- Scoperta della topologia: gli switch scambiano messaggi BPDU per scoprire la topologia della rete e determinare il percorso più breve verso il root bridge.
- Determinazione del ruolo della porta: alle porte dello switch vengono assegnati ruoli come porta root, porta designata e porta di blocco per stabilire percorsi ottimali e prevenire loop.
- Topologia senza loop: dopo la convergenza, la rete raggiunge una topologia senza loop in cui i percorsi ridondanti vengono bloccati, garantendo una trasmissione dei dati efficiente e affidabile attraverso la rete.