Syftet med STP | STP valprocessen
Spanning Tree Protocol (STP) bygger på en algoritm som utvecklades av Radia Perlman under hennes tid på Digital Equipment Corporation. Algoritmen presenterades i en artikel från 1985 med titeln ”An Algorithm for Distributed Computation of a Spanning Tree in an Extended LAN”. Hennes algoritm syftar till att skapa en loopfri topologi genom att välja en enda rotbrygga (Root Bridge), medan alla andra switchar bestämmer en enkel, minimal kostnadsväg till denna rotbryggan. Hur fungerar denna teknik?
Låt oss utforska de olika tekniska aspekterna av STP i ett scenario som inkluderar 8 L2-switchar.
Blocking state
STP (Spanning Tree Protocol) är utformat för att förhindra bildandet av loopar i nätverk genom att blockera vissa portar och placera dem i ”blocking-state”. Genom att dynamiskt justera portstatusen kan switchar som kör STP hantera fel och temporärt ändra deras portstatus för att möjliggöra trafik att passera genom de tidigare blockerade portarna när det är nödvändigt.
Root Bridge
I denna topologi har Switch S1 valts som rotbrygga och alla länkar har samma kostnad, vilket innebär samma bandbredd. Varje switch kommer att bestämma en enda, lägsta kostnadsväg från sig själv till rotbryggan.
Obs: STA algoritm och STP protokoll använder termen ”brygga” för switchar, eftersom switchar kallades för bryggor (bridge) i de tidiga dagarna av Ethernet.
Blockera redundanta vägar
STP säkerställer att det endast finns en logisk väg mellan alla destinationer i nätverket genom att medvetet blockera redundanta vägar som kan orsaka en loop. När en port är blockerad förhindras nätverkstrafik från att passera genom den porten.
Loop-fri topologi
När en port är blockerad, fungerar länken som den är ansluten till som en icke-vidarebefordrande länk mellan de två switcharna, vilket illustreras i figuren. Detta resulterar i en topologi där varje switch har en enda väg till rotbryggan.
Felaktiga länkar leder till omräkning
Även om de fysiska vägarna fortfarande finns för redundans, är de inaktiverade funktionsmässigt för att förhindra loopar. Vid behov, till exempel vid byte av nätverkskabel- eller switchfel, beräknas om STP vägarna och blockerar nödvändiga portar av för att aktivera den nya redundanta vägen. Omräkningar av STP kan också ske när en ny switch läggs till i nätverket. I figuren visas en felaktig länk mellan switcharna S2 och S4, vilket orsakar en omräkning av STP.
Notera att den tidigare redundanta länken mellan S4 och S5 nu blockeras av för att kompensera den felaktiga länken mellan S2 och S4. Trots detta finns det fortfarande endast en väg mellan varje switch och rotbryggan.