Che cos'è il protocollo Spanning Tree?

I dispositivi di rete che fungono da dispositivi di bridge a due livelli di interconnessione di sistemi aperti (OSI), inclusi gli switch, sono spesso collegati insieme in modo ridondante per aiutare a prevenire guasti di rete. Il protocollo spanning tree (STP) è un insieme di regole, metodi e funzioni di comunicazione che sono implementati nel software bridge e che impediscono che i frame del livello di collegamento dati si ripetano all'infinito all'interno di una topologia bridge ridondante. Il protocollo spanning tree è un protocollo a livello di collegamento dati che stabilisce un percorso singolare a basso costo per i dati che viaggiano da un endpoint di rete a ponte a un altro.

I bridge che utilizzano il protocollo spanning tree si scambiano messaggi speciali chiamati bridge protocol data unit (BPDU) per condividere informazioni e informarsi reciprocamente in merito alle modifiche della rete. La maggior parte dei bridge partecipa al processo di spanning tree, ma gli amministratori di rete potrebbero designare alcuni bridge come dispositivi solo pass-through. Tutti i dispositivi ponte che utilizzano attivamente il protocollo spanning tree scambiano BPDU al fine di stabilire e mantenere una topologia minima spanning tree senza loop.

STP avvia il ricalcolo di una nuova topologia di spanning tree ogni volta che i ponti vengono aggiunti o rimossi dalla rete, quando i percorsi falliscono all'interno della rete, quando il rilevamento di collegamenti unidirezionali (UDLD) rileva una fibra rotta o quando si verificano altri cambiamenti topologici e interrompono il flusso stabilito di dati. I bridge che utilizzano attivamente il protocollo spanning tree iniziano la riconfigurazione topologica concordando e designando prima uno dei dispositivi ponte come nodo radice per il nuovo spanning tree. Collaborano quindi inviando reciprocamente BPDU contenenti informazioni correnti e i costi del percorso al fine di calcolare un nuovo spanning tree con il costo più basso per la topologia. Non appena i bridge concordano su una nuova topologia, le porte bridge collegate a segmenti ridondanti che non fanno parte del nuovo spanning tree e che non fanno parte di un etherchannel designato vengono temporaneamente bloccate per impedire l'inoltro del traffico di dati. Il blocco di questi percorsi ridondanti inutilizzati crea una topologia senza loop.

Il protocollo spanning tree è stato inizialmente sviluppato e implementato dalla Digital Equipment Corporation (DEC). Poco dopo è stato incorporato nello standard 802.1D dell'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). La proposta IEEE 802.1w ha introdotto una versione più recente e più veloce del protocollo spanning tree chiamato RSTP (rapid spanning tree protocol). RSTP ha sostituito STP come protocollo standard per il bridging senza loop ed è stato designato come protocollo di scelta nello standard IEEE 802.1D-2004 rivisto. STP è stato ulteriormente perfezionato con il rilascio del protocollo MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol) come dettagliato in IEEE 802.1Q-2005, che consente a istanze separate di STP di coesistere in più configurazioni di rete locale virtuale (VLAN).