Grunderna i Spanning Tree Protocol

STP väljer först en root bridge, alltså den referensswitch som står högst upp i trädet. Switcharna jämför ett värde som kallas bridge ID och som består av en konfigurerbar prioritet samt switchens MAC-adress. Switchen med lägst bridge ID vinner och blir root. Alla beräkningar av vägar görs i förhållande till denna root, så dess placering formar hela trädet.

Varje switch som inte är root väljer en root-port: den port som har den billigaste vägen tillbaka mot root bridge. Kostnaden baseras på länkhastigheten; snabbare länkar har lägre kostnad. Root-porten är switchens bästa väg till toppen av trädet. Trafik som är adresserad till root eller längre bort skickas vanligtvis ut genom denna port.

För varje nätverkssegment väljer STP också en designated-port, alltså den port som ansvarar för vidarebefordran till segmentet. Portar som varken är root-portar eller designated-portar försätts i tillståndet blocking. En blockerad port vidarebefordrar inte data, vilket bryter loopen, men den lyssnar fortfarande efter STP-meddelanden så att den kan ta över om den aktiva vägen slutar fungera.

Switchar samordnar sig med hjälp av BPDUs (Bridge Protocol Data Units), små meddelanden som utbyts mellan switchar. BPDUs innehåller bridge-ID:n och vägkostnader, så att switcharna kan välja root, beräkna vägar och upptäcka förändringar i topologin. Om BPDUs slutar komma in på en blockerad port antar STP att en länk har slutat fungera och kan ta porten i bruk igen för att återställa vägen.

Klassisk STP låter portar gå igenom tillstånden blocking, listening, learning och forwarding. Övergången hindrar en port från att börja vidarebefordra för tidigt och av misstag skapa en tillfällig loop. Nackdelen är fördröjningen: det tar omkring 30–50 sekunder att öppna en port helt. Den långsamma konvergensen ledde till att snabbare versioner av protokollet utvecklades.

RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol, 802.1w) är den moderna förbättringen. Det konvergerar på bara några sekunder i stället för tiotals sekunder genom att förenkla porttillstånden och förhandla om ändringar direkt mellan switcharna. RSTP är bakåtkompatibelt med äldre STP och är standard på de flesta aktuella switchar, så en felaktig länk återställs mycket snabbare.

Två användbara funktioner förekommer ofta. PortFast låter en accessport som ansluter en slutenhet hoppa över väntetillstånden och börja vidarebefordra direkt, eftersom en enskild dator inte kan skapa en loop. BPDU Guard skyddar dessa portar genom att stänga av dem om de oväntat tar emot en BPDU, vilket skulle innebära att någon har anslutit en switch till en port som är avsedd för en dator.

Konvergens är den tid STP behöver för att komma fram till ett stabilt, loopfritt tillstånd efter en förändring. När en aktiv länk slutar fungera slutar BPDUs att komma in där de förväntas, STP beräknar om och en tidigare blockerad port övergår till forwarding för att återställa vägen. Klassisk STP behöver tiotals sekunder för att konvergera, medan RSTP gör det på några sekunder. Snabbare konvergens innebär kortare avbrott, vilket är anledningen till att RSTP har ersatt klassisk STP i moderna switchar.

STP och dess snabbare släkting RSTP körs tyst på i princip alla hanterade switchar. De förhindrar i bakgrunden de broadcaststormar som loopar skulle orsaka, samtidigt som reservlänkarna bevaras. Att förstå valet av root bridge, portrollerna och BPDUs är centrala Network+-kunskaper. När en reservlänk måste ta över är det STP som avgör hur nätverket ska hållas loopfritt, på några sekunder med RSTP.

Spanning Tree Protocol (STP) förhindrar loopar och behåller redundanta länkar som reserver. Protokollet väljer en root bridge (lägst bridge ID), en root-port på varje switch i riktning mot root, en designated-port per segment och försätter övriga portar i blocking. Switcharna samordnar sig med BPDUs. Klassisk STP är långsam, medan RSTP konvergerar på några sekunder. PortFast snabbar upp portar för slutenheter och BPDU Guard skyddar dem.