STP

O que é STP(Spanning Tree Protocol)?

Em termos simples, o protocolo STP foi criado para resolver o problema de loop na rede. Seu nome completo é protocolo Spanning Tree, que funciona na 2ª camada de rede do modelo OSI. Seu padrão de protocolo é IEEE802.1D. O STP otimiza a estrutura de rede em anel para uma estrutura de rede em árvore, alterando alguns links para um estado de bloqueio.

Por que precisamos de STP?

Para melhorar a confiabilidade da estrutura, muitas vezes há múltiplos links físicos entre os dispositivos. Essa configuração redundante inevitavelmente levará a loops. Em uma rede L2, loops geram tempestades de broadcast, o que fará com que a largura de banda da rede e os recursos de processamento sejam esgotados e, por fim, fiquem paralisados. O protocolo STP resolve o problema do encaminhamento contínuo de mensagens em uma rede em anel.

Conceitos básicos de STP

O STP transforma a estrutura em anel em uma estrutura de rede em árvore. Há quatro termos que precisam ser compreendidos: bridge raiz, porta raiz, porta designada e custo do caminho.

Em uma rede STP, há apenas uma ponte raiz. Geralmente, um dispositivo com bom desempenho e camada de rede alta é selecionado como a ponte raiz. A ponte raiz é única, mas não imutável, e mudará de acordo com as alterações na topologia da rede.

A porta raiz refere-se à porta com o menor custo até a ponte raiz entre todas as portas STP em um dispositivo, e é responsável por encaminhar dados para a ponte raiz. Há apenas uma porta raiz em um dispositivo que executa o protocolo STP.

Deve-se observar que o dispositivo ponte raiz não possui uma porta raiz. As portas designadas têm definições diferentes em níveis diferentes. Para um dispositivo, a porta diretamente conectada no dispositivo que está diretamente conectado a ele e responsável por enviar mensagens de configuração é a porta designada. Para uma rede, a porta diretamente conectada no dispositivo que encaminha mensagens de configuração para esse segmento de rede é a porta designada.

O custo do caminho refere-se ao valor de custo da porta, e o custo do caminho raiz refere-se ao custo acumulado do caminho no processo de alcançar a ponte raiz.

Como o STP funciona?

Quando a rede é inicializada, todos os dispositivos se considerarão a bridge raiz. Ao trocar mensagens BPDU, o dispositivo com a maior prioridade é selecionado como a bridge raiz. Se as prioridades forem consistentes, os endereços MAC serão comparados. Cada dispositivo bridge não raiz determinará a porta com a menor sobrecarga para receber mensagens de configuração como a porta raiz. Se a sobrecarga for a mesma, o BID será comparado.

O dispositivo designará uma das portas em ambas as extremidades de cada caminho físico como uma porta designada com base na mensagem de configuração da porta e no custo do caminho da porta raiz. Nesse momento, as portas restantes sem identidades serão bloqueadas. Esta etapa serve para evitar a formação de loops.

Depois que a bridge raiz, a porta raiz e a porta designada são eleitas com sucesso, toda a topologia em árvore é estabelecida. Depois que a topologia estiver estável, apenas a porta raiz e a porta designada encaminham tráfego, e outras portas não raiz e não designadas ficam em estado de bloqueio. Elas apenas recebem pacotes do protocolo STP, mas não encaminham tráfego de usuário.

A aplicação de STP

Conforme mostrado na figura abaixo, a rede em anel de camada 2 é configurada com STP para impedir que as mensagens circulem indefinidamente na rede, e uma porta no Dispositivo 1 é bloqueada.