¿Qué es el protocolo Spanning Tree?

Los dispositivos de red que actúan como dispositivos de puente de capa dos del modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI), incluidos los conmutadores, a menudo se conectan de forma redundante para ayudar a prevenir fallas en la red. El protocolo de árbol de expansión (STP) es un conjunto de reglas, métodos y funciones de comunicación que se implementan en el software de puente y que evitan que los marcos de capa de enlace de datos se repitan sin parar dentro de una topología de puente redundante. El protocolo de árbol de expansión es un protocolo de capa de enlace de datos que establece una ruta singular de menor costo para que los datos viajen desde cualquier punto final de la red puenteada a otro.

Los puentes que utilizan el protocolo de árbol de expansión envían mensajes especiales llamados unidades de datos de protocolo de puente (BPDU) entre sí para compartir información y notificarse mutuamente sobre cambios en la red. La mayoría de los puentes participan en el proceso del árbol de expansión, pero los administradores de red pueden designar algunos puentes como dispositivos de solo paso. Todos los dispositivos de puente que utilizan activamente el protocolo de árbol de expansión intercambian BPDU para establecer y mantener una topología de árbol de expansión mínima sin bucles.

STP inicia el recálculo de una nueva topología de árbol de expansión cada vez que se agregan o eliminan puentes de la red, cuando fallan las vías dentro de la red, cuando la detección de enlace no direccional (UDLD) detecta una fibra rota o cuando ocurren otros cambios topológicos e interrumpen el flujo establecido de datos. Los puentes que utilizan activamente el protocolo del árbol de expansión comienzan la reconfiguración topológica acordando primero y designando uno de los dispositivos de puente como un nodo raíz para el nuevo árbol de expansión. Luego colaboran enviándose BPDU entre sí que contienen información actual y costos de ruta para calcular un nuevo árbol de expansión que tiene el costo más bajo para la topología. Tan pronto como los puentes acuerden una nueva topología, los puertos de puente conectados a segmentos redundantes que no forman parte del nuevo árbol de expansión y no forman parte de un canal de ethernet designado se bloquean temporalmente para evitar el reenvío del tráfico de datos. El bloqueo de estas rutas redundantes no utilizadas crea una topología sin bucles.

El protocolo de árbol de expansión fue desarrollado e implementado por Digital Equipment Corporation (DEC). Poco después se incorporó al estándar 802.1D del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). La propuesta IEEE 802.1w introdujo una versión más nueva y más rápida del protocolo de árbol de expansión llamado protocolo de árbol de expansión rápida (RSTP). RSTP ha reemplazado a STP como el protocolo estándar para el puente sin bucle y fue designado como el protocolo de elección en el estándar revisado IEEE 802.1D-2004. STP se ha refinado aún más con el lanzamiento del protocolo de árbol de expansión múltiple (MSTP) como se detalla en IEEE 802.1Q-2005, que permite que coexistan instancias separadas de STP en múltiples configuraciones de red de área local virtual (VLAN).