Spanning Tree Protocol

Spanning Tree Protocol (referido com o acrónimo STP) é um protocolo para equipamentos de rede que permite resolver problemas de loop em redes comutadas cuja topologia introduza anéis nas ligações.

O protocolo STP possibilita a inclusão de ligações redundantes entre os comutadores, provendo caminhos alternativos no caso de falha de uma dessas ligações. Nesse contexto, ele serve para evitar a formação de loops entre os comutadores e permitir a ativação e desativação automática dos caminhos alternativos.

Para isso, o algoritmo de Spanning Tree determina qual é o caminho mais eficiente (de menor custo) entre cada segmento separado por bridges ou switches. Caso ocorra um problema nesse caminho, o algoritmo irá recalcular, entre os existentes, o novo caminho mais eficiente, habilitando-o automaticamente. O nome deriva do algoritmo spanning tree em teoria dos grafos.

O que o Spanning tree IEEE 802.1d faz

O algoritmo spanning tree coloca cada porta de bridge/switch no estado forwarding ou no estado blocking. Considera-se que todas as portas no estado forwarding em um dado momento estão na spannig tree ativa. O conjunto de portas no estado forwarding cria um único caminho pelo qual os quadros são enviados entre os segmentos ethernet.

Bridge Protocol Data Units (BPDUs)

Para viabilizar o cálculo do caminho de menor custo, é necessário que cada comutador tenha conhecimento de toda a topologia da rede. A disponibilidade dessas informações é assegurada pela troca de quadros especiais chamados BPDUs - Bridge Protocol Data Units - entre os comutadores . Os BPDUs são frames enviados para troca de informações tais como o bridge ID e o custo de caminho de um nó para a raíz. A bridge o frame BPDU utilizando o endereço única MAC unicast da porta como endereço de origem, e o endereço de destino é o endereço MAC multicast da Spanning Tree. Existem três tipos de BPDUs:

 • Configuration BPDU (CBPDU) - Cálculo da Spanning Tree.
 • Topology Change Notification (TCN) BPDU - Usado para notificar mudanças na topologia da rede.
 • Topology Change Notification Acknowledgment (TCA)

Estado das portas usando STP em um switch

Bloqueio - Apenas recebendo BPDUs.

Escuta - O switch processa BPDUs e espera por possíveis novas informações que podem fazê-lo voltar ao estado de Bloqueio.

Aprendizado - Quando a porta ainda está "aprendendo" e montando sua tabela de endereços de origem dos frames recebidos.

Encaminhamento - A porta envia e recebe dados. Operação normal. O STP continua monitorando por BPDUs que podem indicar que a porta deve retornar ao estado de bloqueio prevenindo um loop.

Desativado - Não está utilizando STP. O administrador de redes pode desabilitar a porta manualmente.

Critérios usados por um switch para selecionar a bridge raiz:

Prioridade de bridge e Endereço MAC base.

Se uma porta de acesso for configurada com o PortFast no STP, ela fará a transição imediatamente do estado de bloqueio para o de encaminhamento, lembrando que o PortFast é de propriedade Cisco.

STP/RSTP:

STP aguarda a convergência da rede para colocar as portas em estado de encaminhamento. RSTP coloca imediatamente portas alternativas em estado de encaminhamento.

Elementos fundamentais em uma rede convergida com Spanning tree:

Uma bridge raiz por rede e uma porta raiz por bridge não raiz.

Curiosidades:

RSTP e STP usam o comando portfast para permitir que as portas façam a transição imediatamente para o estado de encaminhamento. Os comandos de configuração para estabelecer as bridges raiz primárias e secundárias são idênticos para STP e RSTP. Devido ao formato do pacote BPDU, a RSTP é compatível com versões anteriores da STP.

2 Recursos STP:

• Temporizador de idade máxima
• Atraso de encaminhamento

RSTP ao receber um BPDU:

• Perde imediatamente seu status de extremidade
• Torna-se uma porta de STP

Primeiro passo na convergência de uma topologia de STP

• Escolha da bridge raiz