STP

Che cos'è STP(Spanning Tree Protocol)?

In parole semplici, il protocollo STP è stato creato per risolvere il problema dei loop nella rete. Il suo nome completo è protocollo Spanning Tree, che opera sul 2° livello di rete del modello OSI. Il suo standard di protocollo è IEEE802.1D. STP ottimizza la struttura di rete ad anello trasformando alcuni collegamenti in uno stato di blocco.

Perché abbiamo bisogno di STP?

Per migliorare l'affidabilità della struttura, spesso sono presenti più collegamenti fisici tra i dispositivi. Questa impostazione ridondante porterà inevitabilmente a loop. In una rete L2, i loop generano tempeste di broadcast, che portano all'esaurimento della larghezza di banda di rete e delle risorse di elaborazione, fino alla paralisi finale. Il protocollo STP risolve il problema dell'inoltro continuo dei messaggi in una rete ad anello.

Concetti di base di STP

STP trasforma la struttura ad anello in una struttura di rete ad albero. Ci sono quattro termini che devono essere compresi: root bridge, root port, designated port e path cost.

Per una rete STP, esiste un solo root bridge. Generalmente, come root bridge viene selezionato un dispositivo con buone prestazioni e livello di rete elevato. Il root bridge è unico, ma non immutabile, e cambierà in base ai cambiamenti nella topologia di rete.

La porta root si riferisce alla porta con il costo più basso verso il bridge root tra tutte le porte STP su un dispositivo ed è responsabile dell'inoltro dei dati al bridge root. Su un dispositivo che esegue il protocollo STP è presente una sola porta root.

Va notato che il dispositivo bridge radice non dispone di una porta radice. Le porte designate hanno definizioni diverse a livelli diversi. Per un dispositivo, la porta direttamente connessa sul dispositivo che è direttamente collegato ad esso e responsabile dell'invio dei messaggi di configurazione è la porta designata. Per una rete, la porta direttamente connessa sul dispositivo che inoltra i messaggi di configurazione a questo segmento di rete è la porta designata.

Il path cost si riferisce al valore di costo della porta, mentre il root path cost si riferisce al path cost accumulato nel processo di raggiungimento del root bridge.

Come funziona STP?

Quando la rete viene inizializzata, tutti i dispositivi si considereranno il bridge root. Scambiando messaggi BPDU, il dispositivo con la priorità più alta viene selezionato come bridge root. Se le priorità sono uguali, vengono confrontati gli indirizzi MAC. Ogni dispositivo bridge non root determinerà come porta root la porta con il costo più basso per la ricezione dei messaggi di configurazione. Se il costo è lo stesso, verrà confrontato il BID.

Il dispositivo designerà una delle porte a entrambe le estremità di ciascun percorso fisico come porta designata in base al messaggio di configurazione della porta e al costo del percorso della porta root. In questo momento, le porte rimanenti senza identità verranno bloccate. Questo passaggio serve a prevenire la formazione di loop.

Dopo che il root bridge, la porta root e la porta designata sono stati eletti con successo, viene stabilita l'intera topologia ad albero. Dopo che la topologia è stabile, solo la porta root e la porta designata inoltrano il traffico, mentre le altre porte non root e non designate sono in stato di blocco. Ricevono solo pacchetti del protocollo STP ma non inoltrano il traffico utente.

L'applicazione di STP

Come mostrato nella figura seguente, la rete ad anello di livello 2 è configurata con STP per impedire che i messaggi circolino all'infinito nella rete e una porta su Device 1 è bloccata.