Das (Rapid-)Spanning-Tree-Protokoll (R)STP

Wenn man Switche redunant mit einander verbindet, können so genannte "Loops" auftreten: Frames laufen  im Netzwerk immer wieder im Kreis umher, weil sie kein Ziel finden.

Dagegen hilft das Spanning-Tree-Protocoll (STP = IEEE802.1D), welches einen definierten Weg durch ein Netzwerk sucht, um so ggf. Kreis-Leitungen ab-, aber im Notfall auch wieder einzuschalten:
So wird eine Wurzelhirachie generiert.

Das STP ist ein Timer-Basierendes Protokoll auf OSI-Layer 2 und wird nur von Switchen unterstützt; Router und Hubs können ignorieren es.

Das Nachfolgeprotokoll nennt sich RSTP = IEEE802.1W und ist ein beschleunigtes STP.
Schließlich wurden das MSTP (802.1S) und RSTP in 802.1Q überführt.



Wie findet sich der Root-Knoten (Der Kopf der Kaskade) und wie findet man Slave-Knoten (das Ende der Kaskade)?

Jeder Switch nimmt beim Einschalten eine so genannte Bridge-ID an, welche aus 8 Byte besteht:
Die führenden zwei Bytes bestimmen einen Kostenfaktor für eine Priorität, welche individuell bestimmt werden kann, um so bestimmte Switche/Wege zu priorisieren.
Die folgenden 6 Bytes sind die MAC-Adresse des Gerätes.
Wir gehen im Beispiel von der gleichen Priorität 7 aus. Die MAC-Anteile sind zufällig.


1. Beim Einschalten wechseln alle Ports eines Switches in den Zustand "NDP", einem "Non Designated Port": Hier können keine normalen "Datenpakete" passieren - nur Austauschdatenpakete für das (R)STP-Protokoll..
Zudem wird die so genannte "BridgeID" in einem Zwischenspeicher namens "RootID" gespeichert.






2. Jedes Gerät sendet nun an seine anliegenden Nachbarn ein so genanntes "Hello": In diesem Paket wird die eigene RootID weiter geleitet.
Der Empfänger überprüft nun dieses "Hello" (Auch "BPDU" = Bridge Packed Data Unit genannt).
Ist das Hello kleiner als die eigene RootID, wird dieses Hello als RootID gespeichert: Hier hin können also Daten weiter geschickt werden. Dieser Port ist also ein so genannter RP ("Root Port").
Es gibt an jeder Bridge immer nur maximal einen RP geben.




3. Wenn der Nachbar ein Paket mit einem Hello gesendet hat, welches kleiner als die eigene BridgeID ist, befindet sich dort ein DP ("Designated Port"):
Von diesem Port können Daten eintreffen, aber dorthin können keine Daten gesendet werden.



4. Trifft von einem Nachbarn ein Paket mit einem Hello ein, welches größer als die eigene BridgeID aber kleiner als die RootID ist, befindet sich dort ein NDP - ein Non-Designated-Port.



5. Es verbleibt nun eine Bridge mit lediglich eingehenden ("Designated") Ports: Diese Bridge bezeichnet man als so genannte "Root-Bridge". Es handelt sich hier um die Bridge A.




6. Timeouts.
Trifft innerhalb von 30 Sekunden an einem Port kein "Hello" ein, entsteht dort ein DP.
War dieser DP zuvor ein RP, so übernimmt die Bridge die BridgeID wieder als RootID und wir beginnen wieder bei 2.



 <<<  Kurzfassung.
0. Alle Ports sind NDP: Kein Datenverkehr, nur Hello, RID = BID.
1. Ist das Hello des Nachbarn kleiner als meine RID, ist dort ein RP und RID wird zu Hello.
2. Ist das Hello des Nachbarn größer als meine BID, ist dort ein DP.
3. Kein Hello mehr vom Port --> Neustart.
>>>



Wichtige Befehle dazu:
show interface vlan 1
show span-tree
spanning-tree vlan 1 root primary |
  Ich bin der optimale Weg zum Ziel

Wie erkenne ich die verschiedenen Rechner?

Schnellerer RSTPenable
config terminal
interface fastethernet0/1
spanning-tree mode rapid-pvst




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