Quando un’architettura di rete LAN necessita di più switch è buona prassi prevedere la presenza di collegamenti ridondati tra tra gli switch, in questo modo si assicura una continuità del servizio di rete anche nel caso di guasti di un apparato attivo o di un cavo ethernet.
In questa topologia di rete, senza il protocollo Spanning Tree, alcuni frame entrerebbero in loop per un periodo indefinito di tempo, provocando un decadimento delle prestazioni generali ed in alcuni casi il blocco degli switch.
L’algoritmo di spanning tree, per evitare questi loop, pone ciascuna porta in uno stato di inoltro o di blocco; la totalità delle porte in inoltro deve creare un unico percorso esente da anelli.
Questa è una semplice topologia con STP attivo: gli switch sono collegati per formare un anello, in questo modo se un link cade esiste un percorso alternativo per raggiungere tutti i computer.
STP ha posto il collegamento tra Switch0 e Switch1 nello stato di blocco per evitare dei loop, ma nel momento in cui uno dei link si guastasse, reagirà cambiando lo stato in “inoltro”.
L’algoritmo Spanning Tree per creare un albero di attraversamento univoco deve eleggere un ROOT-BRIDGE, che sarà la radice dell’albero. Tutte le porte di di questo switch verranno messe nello stato di inoltro. Gli altri switch scelgono la porta con minor costo verso il root-bridge; tale porta viene messa nello stato di inoltro, tutte le altre porte del segmento vengono poste in blocco.
Elezione del Root Bridge
All’accensione degli switch, ognuno si autoproclama Root Bridge inviando opportuni messaggi stp, contenenti il proprio Bridge-ID (la concatenazione della priorità e del MAC address).
Quando uno switch ascolta un Bridge-ID più basso del proprio smette di annunciarsi e comincia a sostenere il candidato migliore, finchè tutti non si trovano d’accordo.
Reazione alle modifiche della rete
Quando la topologia è stabile, il Root invia ogni due secondi dei messaggi di hello. Ciascun bridge inoltra questi messaggi aggiungendo il proprio costo. Gli switch utilizzano questo ascolto, ripetuto come sistema, per determinare che il loro percorso verso il root sia ancora attivo.
Se un bridge non riceve un hello per MaxAge secondi (di default 20), inizia il processo di modifica dello spanning tree; quindi uno o più switch decidono di modificare le interfacce dallo stato di blocco a quello di inoltro o viceversa, in base al tipo di modifica della rete. Nel passaggio dallo stato di blocco a quello di inoltro si passa prima per due stati transitori, listening e learning, che vengono utilizzati per evitare che si verifichino loop temporanei.
Nella maggior parte degli switch il protocollo STP è attivo di default. Normalmente si possono manipolare alcuni parametri per forzare l’elezione di un bridge e la scelta dei collegamenti da mantenere in servizio o per modificare i temporizzatori al fine di velocizzare il tempo di convergenza.
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