Семейство протоколов STP. Описание, применение, взаимодействие

Spanning Tree Protocol (STP) (протокол составного дерева) — сетевой протокол. Основной задачей STP является устранение петель в топологии произвольной сети Ethernet, в которой есть один или более сетевых мостов, связанных избыточными соединениями. STP решает эту задачу, автоматически блокируя соединения, которые в данный момент для полной связности коммутаторов являются избыточными. STP относится ко второму уровню модели OSI.

Принцип действия

1. В сети выбирается один корневой мост (Root Bridge).

2. Далее каждый, отличный от корневого, мост просчитывает кратчайший путь к корневому. Соответствующий порт называется корневым портом (Root Port). У любого не корневого коммутатора может быть только один корневой порт.

3. После этого для каждого сегмента сети, к которому присоединён более чем один порт моста, просчитывается кратчайший путь к корневому порту. Мост, через который проходит этот путь, становится назначенным для этой сети (Designated Bridge), а соответствующий порт — назначенным портом (Designated port).

4. Далее во всех сегментах, с которыми соединены более одного порта моста, все мосты блокируют все порты, не являющиеся корневыми и назначенными. В итоге получается древовидная структура (математический граф) с вершиной в виде корневого коммутатора.

Важные правила

1. Корневым (root) коммутатором назначается коммутатор с самым низким Bridge ID (BID)

2. Возможны случаи, когда приоритет у двух и более коммутаторов будет одинаков, тогда выбор корневого коммутатора (root) будет происходить на основании MAC-адреса коммутатора, где корневым (root) коммутатором станет коммутатор с наименьшим MAC-адресом.

3. Коммутаторы, по умолчанию, не измеряют состояние сети, а имеют заранее прописанные настройки.

4. Каждый порт имеет свою стоимость (cost) соединения, установленную либо на заводе-изготовителе (по умолчанию), либо вручную.

Алгоритм действия STP (Spanning Tree Protocol)

● После включения коммутаторов в сеть, по умолчанию каждый коммутатор считает себя корневым (root).

● Каждый коммутатор начинает посылать по всем портам конфигурационные Hello BPDU (Bridge Protocol Data Unit - фрейм протокола управления сетевыми мостами) пакеты раз в 2 секунды.

● Если мост получает BPDU с идентификатором моста лучшим, чем свой собственный, он прекращает генерировать свои BPDU и начинает ретранслировать BPDU с лучшим идентификатором. Таким образом в конце концов в этой сети Ethernet остаётся только один мост, который продолжает генерировать и передавать собственные BPDU. Он и становится корневым мостом.

● Остальные мосты ретранслируют BPDU корневого моста, добавляя в них информацию о стоимости пути и собственный идентификатор.

● Для каждого сегмента сети, к которому присоединены два и более портов мостов, происходит определение designated port — порта, через который кадры Ethernet, приходящие от корневого моста, попадают в этот сегмент.

● После этого все порты в сегментах, к которым присоединены 2 и более портов моста, блокируются за исключением root port и designated port.

● Корневой мост продолжает посыать свои Hello BPDU раз в 2 секунды.