Was ist das Spanning Tree-Protokoll?

Netzwerkgeräte, die als OSI-Bridging-Geräte (Open Systems Interconnection) der Schicht 2 fungieren, einschließlich Switches, werden häufig redundant miteinander verbunden, um Netzwerkfehler zu vermeiden. Das Spanning Tree Protocol (STP) ist ein Satz von Regeln, Methoden und Kommunikationsfunktionen, die in der Brückensoftware implementiert sind und verhindern, dass Datenverbindungsschichtrahmen innerhalb einer redundanten Brückentopologie endlos in einer Schleife laufen. Das Spanning Tree-Protokoll ist ein Datenverbindungsschicht-Protokoll, das einen singulären, kostengünstigsten Pfad für die Übertragung von Daten von einem überbrückten Netzwerkendpunkt zu einem anderen festlegt.

Bridges, die das Spanning Tree-Protokoll verwenden, senden spezielle Nachrichten, sogenannte Bridge Protocol Data Units (BPDUs), aneinander, um Informationen auszutauschen und sich gegenseitig über Netzwerkänderungen zu benachrichtigen. Die meisten Bridges nehmen am Spanning Tree-Prozess teil, aber Netzwerkadministratoren können einige Bridges als reine Passthrough-Geräte festlegen. Alle Bridging-Geräte, die das Spanning Tree-Protokoll aktiv verwenden, tauschen BPDUs aus, um eine schleifenfreie, minimale Spanning Tree-Topologie einzurichten und aufrechtzuerhalten.

STP initiiert die Neuberechnung einer neuen Spanning Tree-Topologie, wenn Brücken zum Netzwerk hinzugefügt oder aus dem Netzwerk entfernt werden, wenn Pfade innerhalb des Netzwerks ausfallen, wenn die Undirectional Link Detection (UDLD) einen Glasfaserbruch erkennt oder wenn andere topologische Änderungen auftreten und den etablierten Datenfluss unterbrechen Daten. Die Bridges, die das Spanning Tree-Protokoll aktiv verwenden, beginnen mit der topologischen Rekonfiguration, indem sie zunächst eines der Bridging-Geräte als Stammknoten für den neuen Spanning Tree festlegen und festlegen. Anschließend senden sie BPDUs mit aktuellen Informationen und Pfadkosten aneinander, um einen neuen Spanning Tree mit den niedrigsten Kosten für die Topologie zu berechnen. Sobald sich die Bridges auf eine neue Topologie einigen, werden Bridge-Ports, die mit redundanten Segmenten verbunden sind, die nicht Teil des neuen Spanning Tree und nicht Teil eines designierten Etherchannels sind, vorübergehend blockiert, um die Weiterleitung des Datenverkehrs zu verhindern. Durch das Blockieren dieser nicht verwendeten redundanten Pfade wird eine schleifenfreie Topologie erstellt.

Das Spanning Tree-Protokoll wurde zuerst von der Digital Equipment Corporation (DEC) entwickelt und implementiert. Es wurde kurz darauf in den Standard 802.1D des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) aufgenommen. Eine neuere, schnellere Version des Spanning Tree-Protokolls namens Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) wurde mit dem IEEE 802.1w-Vorschlag eingeführt. RSTP hat STP als Standardprotokoll für schleifenfreies Bridging abgelöst und wurde im überarbeiteten Standard IEEE 802.1D-2004 als Protokoll der Wahl festgelegt. STP wurde mit der Veröffentlichung des Multiple-Spanning-Tree-Protokolls (MSTP), wie in IEEE 802.1Q-2005 beschrieben, weiter verfeinert, mit dem separate STP-Instanzen in mehreren VLAN-Konfigurationen (Virtual Local Area Network) koexistieren können.