Protocolo Spanning-Tree

Com o crescimento das redes de computadores e com a necessidade de garantir ao cliente um serviço 100% disponível, os projetos de rede passaram a contemplar múltiplos caminhos dentro de uma LAN. Para garantir isso, técnicos e engenheiros optam pela instalação de cabeamento redundante entre switches, porém, é do conhecimento de todos que conexões redundantes podem gerar loops em uma rede, trazendo queda no desempenho e transtorno para os solucionadores.

Para controlar o tráfego em links redundantes o IEEE formulou o padrão 802.1d Spanning Tree Protocol (STP) e posteriormente sua variante 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP).

O Spanning-Tree permite que as portas em um enlace redundante encaminhem ou bloqueiem o tráfego conforme o algoritmo STP. Um conjunto de portas em estado foward cria um caminho único entre segmentos ethernet.

O protocolo elege uma Root Bridge que é o switch/bridge origem do STP. Este possui todas as suas interfaces em estado foward. O switch com segundo menor bridge ID é eleito o Designated Bridge. Este fica responsável por assumir o controle do STP caso a Root Bridge falhe. A Root Bridge é responsável por gerar as mensagens do STP chamadas de BPDUs.

As BPDUs contém o ID da Root Bridge, o custo e o ID da bridge que encaminha as mensagens. O bridge ID é uma combinação do número de prioridade e o endereço MAC. A bridge de menor valor de prioridade é candidata a Root Bridge. Quando os valores de prioridade são iguais, vence o de menor endereço MAC.

O custo indica a distancia entre a bridge que está encaminhando o BPDU e a Root Bridge. Quanto menor o custo melhor o caminho. O valor do custo é calculado adicionando o custo da mensagem mais o custo da interface na qual a mensagem foi recebida.

As portas das bridges que estão “mais próximas” (menor custo) das Root Bridges recebem o nome de root ports. As portas, responsáveis por encaminhar e receber quadros em um seguimento, são chamadas de designated ports. Por ter apenas uma designated port por segmento os problemas de loop são solucionados. As demais portas são denominadas non-designated port, estas descartam o tráfego de dados.

Temporizadores BPDU:
Hello Time: Por padrão a Root Bridge envia periodicamente mensagens a cada 2s.
MaxAge: Tempo máximo de espera por mensagens BPDU Hello - 20s.
FowardAge: Tempo de transição de um estado blocking para o estado fowarding - 50s. (1 MaxAge + 2 FowardAge)

Estados do Spanning-Tree:
Blocking (20s)
Listening (15s)
Learning (15s)
Fowarding