Co to jest protokół drzewa opinającego?

Urządzenia sieciowe, które działają jako urządzenia mostkujące warstwy drugiej modelu systemu otwartego (OSI), w tym przełączniki, są często połączone ze sobą nadmiarowo, aby zapobiegać awariom sieci. Protokół drzewa opinającego (STP) to zestaw reguł, metod i funkcji komunikacyjnych zaimplementowanych w oprogramowaniu mostu, które zapobiegają niekończącemu się zapętlaniu ramek warstwy łącza danych w nadmiarowej topologii mostu. Protokół drzewa opinającego to protokół warstwy łącza danych, który ustanawia pojedynczą, najtańszą ścieżkę przesyłania danych z dowolnego punktu końcowego sieci połączonej mostem do drugiego.

Mosty korzystające z protokołu drzewa opinającego wysyłają do siebie specjalne komunikaty zwane jednostkami danych protokołu mostu (BPDU) w celu wymiany informacji i powiadamiania się nawzajem o zmianach w sieci. Większość mostów uczestniczy w procesie drzewa opinającego, ale administratorzy sieci mogą wyznaczyć niektóre mosty jako urządzenia tranzytowe. Wszystkie urządzenia pomostowe, które aktywnie wykorzystują jednostki BPDU protokołu drzewa opinającego, wymieniają jednostki BPDU w celu ustanowienia i utrzymania wolnej od pętli topologii drzewa opinającego.

Protokół STP inicjuje ponowne obliczenie nowej topologii drzewa opinającego za każdym razem, gdy mosty są dodawane lub usuwane z sieci, gdy ścieżki w sieci zawodzą, gdy wykrywanie łącza bezkierunkowego (UDLD) wykryje uszkodzenie światłowodu lub gdy wystąpią inne zmiany topologiczne zakłócające ustalony przepływ dane. Mosty, które aktywnie korzystają z protokołu drzewa opinającego, rozpoczynają rekonfigurację topologiczną od uzgodnienia i wyznaczenia jednego z urządzeń pomostowych jako węzła głównego nowego drzewa opinającego. Następnie współpracują ze sobą, wysyłając do siebie jednostki BPDU zawierające bieżące informacje i koszty ścieżki w celu obliczenia nowego drzewa opinającego o najniższym koszcie dla topologii. Gdy tylko mosty zgodzą się na nową topologię, porty mostów połączone z nadmiarowymi segmentami, które nie są częścią nowego drzewa opinającego i nie są częścią wyznaczonego kanału Ethernet, są tymczasowo blokowane, aby zapobiec przekazywaniu ruchu danych. Zablokowanie tych nieużywanych nadmiarowych ścieżek tworzy topologię wolną od pętli.

Protokół drzewa opinającego został po raz pierwszy opracowany i wdrożony przez firmę Digital Equipment Corporation (DEC). Wkrótce potem został włączony do standardu 802.1D Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE). Nowsza, szybsza wersja protokołu drzewa opinającego, nazywana protokołem szybkiego drzewa opinającego (RSTP), została wprowadzona w propozycji IEEE 802.1w. RSTP zastąpił STP jako standardowy protokół do mostkowania bez pętli i został wyznaczony jako protokół z wyboru w poprawionym standardzie IEEE 802.1D-2004. Protokół STP został jeszcze bardziej udoskonalony dzięki udostępnieniu protokołu Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP), zgodnie ze szczegółowym opisem w IEEE 802.1Q-2005, który umożliwia współistnienie oddzielnych instancji protokołu STP w wielu konfiguracjach wirtualnej sieci lokalnej (VLAN).