Протокол разапињућег стабла (СТП) је мрежни протокол који обезбеђује луп-фри топологију за било коју повезану локалну мрежу. Основна функција СТП је да prevent bridge loops and the broadcast radiation that results from them. Разапињуће стабло такође дозвољава мрежном дизајну да прикључи резевне линкове да обезбеди аутоматски бек-уп пут ако активни линк не успе, без опасности од повезаних петљи, или потребе за ручним укључивањем/искључивањем тих бек-уп линкова.
Протокол разапињућег стабла (СТП) је стандардизован у ИЕЕЕ 802.1д. Како име каже, прави разапињуће стабло унутар мреже повезане с лејер-2 мостовима(етернет свичеви), и искључује оне линкове који нису део разапињућег стабла, остављајући јединствени активан пут између два повезана чвора.
СТП је заснован на алгоритму који је изумела Рејдиа Прлмен док је радила за Дигитал Еквипмент Корпорејшн.
Протоколске операције Операција је једноставна, као колекција мостова, у ЛАН може бити описана као графикон чији су чворови мостови и ЛАН сегменти и чије су ивице интерфејси који повезују мостове до сегмената. Прекинути петље у ЛАН-у, док се одржава приступ свим ЛАН сегментима, мостови колективно рачунају разапињуће стабло. Разапињуће стабло не представља обавезно минимално разапињуће стабло. Администратор мреже може да смањи разапињуће стабло, по потреби, преправљајући неке конигурацијске параметре, на начин да утиче на избор корена разапињућег стабла. Разапињуће стабло које мостови рачунају користећи протокол разапињућег стабла може бити одређен користећи пратећа правила. Пример мреже десно, испод, биће коришћена да илуструје правила. мини|без|300px|1. Пример мреже. Квадратићи представљају мостове. Облачићи представљају мрежне сегменте. мини|без|300px|2. Најмањи мост је под бројем 3. Стога је мост 3 главни мост. мини|без|300px|3. Претпостављајући да је вредност попречног било ког мрежног сегмента 1, најмањи пут од моста 4 до главног моста води кроз мрежни сегмент ц. Стога, главни порт за мост 5 је у сегменту ц. мини|без|300px|4. Најкраћи пут до главног од сегмента е иде преко моста 92. Стога одрећени је порт за сегмент е је порт који је повезан са мостом 92 до мрежног сегмента е. мини|без|300px|5. Овај дијаграм илуструје сва стања портова одређена алгоритмом разапињућег стабла. Било који активан порт који није главни или одређени је блокиран. мини|без|300px|6. После неуспелог повезивања, алгоритам разапињућег стабла израчунава и разапиње ново минимално стабло.
Бирање главног моста. Главни мост разапињућег стабла је мост са најмањом идентификацијом моста. Сваки мост има конфигурисани, приоритетски број и МЕК адресу. Идентификација моста садржи комбиноване бројеве - приоритет моста + МЕК (32768.02000.0000.1111). Приоритет моста обично је 32768 и једино може бити конфигурисан у умножцима од 4096. У пређењу две идентификације моста, приоритет је упоређен прво, када би гледали прави број, све испод 32768... постаће кандидат за главни. Ако су два моста једнаких приоритета, онда ће се МЕК адресе упоредити; на пример, ако прекидач А(МЕК = 0200.0000.1111) и Б(МЕК = 0200.0000.2222) обоје имају приоритет од 32758 онда ће прекидач А бити изабран као главни мост. Ако би администратор мреже волео да прекидач Б постане главни мост, морају поставити његов приоритет да буде мањи од 32768 или да конигуришу разапињујуће стабло.
Одредити најмању путању до главног моста. Саствљено разапињуће стабло има могућност да поруке од било ког повезаног уређаја до главног моста пронађе најкраћу путању. Цена попрећне путање је сума свих вредности сегмената на путу. Другачије технологије имају различите подразумеване вредности за мрежне сегменте.
Најмања вредност пута од сваког моста. Након што је изабран главни мост, сваки мост одређује вредност сваког пута од њега до главног моста. Од њих бира онај са најмањом путањом.
Најмања вредност пута из сваког сегмента Мостови на сегменту мреже заједно одређују који мост има најкраћу путању од сегмента мреже до главног. Порт који повезује овај мост до сегмента мреже је онда и одређени порт за тај сегмент.
Онемогући све друге путеве корена. Сваки активни порт који није главни порт или одређени порт је блокиран.
Измене у случају веза. Нведена правила мало поједностављују ситуацију, јр је могуће да постоје везе, на пример, два или више портова на једном мосту су везани за најкраће путеве до корена, или два или више мостова на истом мрежном сегменту имају једнаке најкраће путеве до корена. Да се пробију такве везе: Пекидање веза за коренске портове. Када има више стаза из моста са најкраћим путем, изабрани пут користи суседни моста са мањом идентификацијом(ИД). На пример, на слици 3 ако је прекидач 4 повезан са мрежним сегментом Д уместо Ц, била би два пута дужине 2 до корена, једна путања прелази кроз мост 24, а друга кроз мост 92. ПОшто постоје две најмање путање, нижа идентификација моста (24) ће се користити као раскид везе у избору који пут да користи.
Прекидање везе за одређене портове. Када више од једног моста на сегменту доводе до најмањег пута до корена, мост са нижом идентификацијом моста се користи да проследи поруке у корену. ПОрт који причвршћује тај мост на мрежни сегмент је порт одређен за сегмент. На слици 4, постоје два најкраћа пута из Д сегмента мреже до корена., једна иде преко моста 24 а друга преко 92. Мост са мањом идентификацијом је 24, па свич везе налаже да је одређени порт порт кроз који је мрежни сегмент Д конектован на мост 24. Ако су идентификације мостова једнаке, онда ће мост са најмањом МЕК адресом имати одређен порт. У сваком случају, губитник подешава порт као блокиран.
Коначни прекидач веза. У неким случајевима, још увек може бити веза, као када су два моста повезана са више каблова. У овом случају, више портова на једном мосту су кандидати за коренски порт. У овом случају, пут који пролази кроз порт на суседном мосту који има приоритет моста се користи.
Укратко, секвенца догађаја да се одреди најбоље примљен БПДУ је: Најнижа идентификација главног моста Најкраћи пут до главног моста Најнижа идентификација моста пошаљиоца Најнижа идентификација порта Пренос података и вредност СТП-а
Табела испод прикажује стандардну вредност интерфејса за дате преносе података Пренос података Вредност СТП (802.1D-1998) Вредност РСТП (802.1D-2004 / 802.1в) 4 Mbit/s 250 5,000,000 10 Mbit/s 100 2,000,000 16 Mbit/s 62 1,250,000 100 Mbit/s 19 200,000 1 Gbit/s 4 20,000 2 Gbit/s 3 10,000 10 Gbit/s 2 2,000
Протокол јединице података моста Горенаведена правила описују један од начина утврђивања које разапињуће стабло ће бити одређено алгоритмом, али написана правила захтевају познавање читаве мреже. Мостови морају да одреде који је мост главни и примене правила портова са информацијама које имају. Да би обезведили да сваки мост има довољно информација, мостови користе смецијалне оквире података звани Протокол јединице података моста да би разменили информације о идентификацији моста и где се налази главни мост.
Мостови шаљу БПДУ оквире користећи јединствену мек адресу порта као изворне адресе, и дестинацију вишеслојне РСП адресе 01:80:Ц2:00:00:00.
Постоје три врсте БПДУ-а: Конфигурацијски БПДУ, користи се за одабир разапињућег стабла Тополошко обавештење о промени Прихватање тополошког обавештења о промени
БПДУ се редовно мења (стандардно сваке 2 секунде) и укључује прекидаче да прате промене на мрежи и покрене и заустави прослеђивање на портовима ако је захтевано.
Када се уређај први пут повеже на порт свича, он неће одмах почети да прослеђује податке. Него ће уместо тога проћи кроз неколико стања док процесира БПДУ и утврди топологију мреже. Када је хост прикључен као нпр. рачунар, штампач или сервер порт ће уве бити у стању прослеђивања, иако после одлага од око 30 секунди док прође кроз сва стања. Време утрошено за пролазак кроз одређена стања одређено је вредношћу познатом као одложено прослеђивање. Међутим, ако је прикључен други свич, порт може да остане у блокираном моду ако се утврди да ће изазвати петљу у мрежи. Тополошко обавештење о промени БПДУ користи да информише друге портове о променама. ТОП је убачен у мрежу преко не главног свича и пропагиран је до главног свича. По пријему ТОП-а, главни свич ће поставити заставицу за тополошку промену. Ова затавица се пропагира до осталих свичева да их упути о остарелости уноста табеле прослеђивања.
РСП стање портова свича: Блокирано Слушање Учење Прослеђивање Искључено
Да би се спречило чекање када се повезује хост са свичом и током неких промена у топологији, БРСТП је развијен и стандардизован у ИЕЕЕ 802.1в, који дозвољава порту на свичу брзи прелаз и стање прослеђивања током ових ситуација
Поља протокола јединица података моста Идентификација моста је поље унутар БПДУ пакета. Дужине је 8 бајтова. Прва два бајта одређују приоритет моста, као неозначени интиџер 0-65535. Последњих 6 бајтова су мек адреса свича. У случају да је коришћен смањивач мек адресе, прва два бајта се користе другачије. Прва четири бита су приоритет конфигурације, а осталих дванаест битова су ВЛАН идентификација или ВРСП број инстанце.
Напредовање и проширења Први протокол разапињућег стабла је измишњен 1985-е у компанији Дигитал Еквипмент Корпорејшн од стране Рејдиа Перлман. Године 1990, ИЕЕЕ је објавио први стандард за протокол, 802.1д, на основу алгоритма дизајнираног од стране Перлманове. Накнадне верзије су објављене 1998 и 2004, укључујући различите екстензије.
Иако је сврха стандарда да промовише међусобни рад опреме различитих произвођача, различите имплементације стандарда не морају грантовати да раде, на пример, због реалике у почетним подешавањима тајмер. ИЕЕЕ подстиче поизвођаче да обезбеде "Изјаву о имплементацији протокола за усаглашавање", декларишући које су могућности и опције примењене, да помогне корисницима да се утврди да ли ће различите имплементације радити међусобно испрано.
Такође, оригинални Прлман инсипирисан "протокол разапињућег стабла", под називом ДЕЦ-СТП, није стандард и разликује се од верзије ИЕЕЕ у формату поруке, као и у подешавањима тајмера. Неки мостови имплементирају обадве, ИЕЕЕ И ДЕЦ верзије за протокола разапињућег стабла, али њихов међусобни рад може створити проблеме за администратора мреже, што илуструје проблем дикутован у он-лајн Сиско документу.
Брзи протокол разапињућег стабла Године 2001, ИЕЕЕ уводи брзи протокол разапињућег стабла (РСТП) као 802.1в. РСТП омогућава знатно бржу конвергенцију разапињућег стабла после промене топологије, увођење нових кнвергенција понашања и улоге портова да се то уради. РСТП је дизајниран тако да буде компатибилан са стандарним СТП.
Док СТП може да за 30 до 50 секунди одговори на промене топологије, РСТП је обично у стању да одговори на промене рогу од 3 хело пута, или у року од неколико милисекунди о физичкој грешци линка. Такозвани "Хело тајм" је важан и конфигуришући временски интервал који се користи од стране РСТП за више намена, његова подразумевана вредност је 2 секунде. 802.1д Стандард ИЕЕЕ-2004 садржи РСТП и застарели оригинални СТП стандард.
Операције брзог протокола разапињућег стабла
РСТП додаје нове улоге за портове мостова како би се убрзала конвергенција лнка неуспеха. Број стања портова може бити смањен на три, уместо првобитних пет.
Улога портова мостова код РСТП: Главни Дизајниран Алтернативан Бекап Искључен
РСТП стања свича: Онемогућен Учење Прослеђивање
Додатни детаљи РСТП операција: Откривање неуспеха главног свича је урађено 3 хело пута, што је 6 секунди, ако подразумевано време није промењено. Портови се могу конфигурисати као крајњи портови ако су везани на ЛАН а да нема других мостова повезаних. Ови крајњи портови прелазе директно у стање прослеђивања. РСТП и даље наставља да прати порт за БПДУ у случају да је мост спојен. РСТП може да се конфигурише да аутоматски детектује крајње портове. Чим мост детектује БПДУ да долази ка крајњем порту, порт више није крајњи.