1. Алгоритм stp

Протокол STP використовує алгоритм сполучного дерева (Spanning Tree Algorithm, STA), щоб визначити, які порти комутатора в мережі мають бути заблоковані для запобігання виникнення петель комтації. STA визначає один комутатор в якості кореневого мосту та використовує його в якості точки відліку для розрахунку всіх шляхів.

Усі комутатори приймають участь в обміні кадрами BPDU щоб визначити, який комутатор має найнижчий bridgeID (BID) в мережі. Комутатор з найменшим BID автоматично стає кореневим мостом для розрахунків STA.

Кожен BPDU містить BID, який ідентифікує комутатор, що надіслав BPDU. BID містить значення пріоритету, МАС-адресу комутатора-відправника та додаткові розширені ID системи. Найнижче значення BID визначається комбінацією цих трьох параметрів.

Після визначення кореневого мосту, STA розраховує найкоротший шлях до кореневого мосту. Кожен комутатор використовує STA щоб визначити, які порти заблокувати. Протягом часу визначення найкращих шляхів до кореневого мосту для всіх напрямків у широкомовному домені, весь трафік не має можливості передаватись по мережі.

Алгоритм STA визначає вартість шляху та вартість порту при визначенні шляху, який потрібно залишити розблокованим. Вартість шляху розраховується за вартістю порту, яка, в свою чергу, пов'язана зі швидкістю порту, для кожного порту комутатора для заданого шляху. Сума значень вартості портів визначає загальну вартість шляху до кореневого мосту. Якщо є більше ніж один шлях, STA вибирає шлях з найменшою вартістю шляху.

Коли STA визначив, які шляхи повинні залишатися доступними, він налаштовує різні ролі портам комутатора. Ролі портів описують зв’язок з кореневим мостом та можливість пересилання трафіку.

2. Кореневі мости

Щоб протокол STP міг функціонувати, комутатори в мережі визначають комутатор, що є центральним вузлом мережі. STP використовує центральний вузол мережі, що називається кореневим мостом або кореневим комутатором, для визначення портів, які необхідно блокувати, і портів, які варто перевести в режим пересилання. Кореневий міст розсилає кадри BPDU з інформацією про топологію мережі всім іншим комутаторам. Ця інформація забезпечує переналаштування мережі у випадку відмови каналів або портів.

Кореневий міст є точкою відліку для всіх розрахунків сполучного дерева для визначення надлишкових шляхів, які потрібно. В процесі вибору визначається який комутатор стає кореневим мостом.

Всі комутатори в широкомовному домені беруть участь у виборчому процесі. Після включення комутатор надсилає BPDU кадри, що містять BID комутатора та rootID кожні 2 секунди. За замовчуванням, rootID відповідає BID для усіх комутаторів в мережі. RootID ідентифікує кореневий міст в мережі. Спочатку кожен комутатор ідентифікує себе як кореневий міст.

У кожній мережі працює тільки один кореневий міст, що вибирається на підставі ідентифікатора моста. BІD дорівнює сумі значення пріоритету моста та його MAC-адреси.

Значення пріоритету моста за замовчуванням дорівнює 32 768. Якщо MAC-адреса комутатора AA-11-BB-22-CC-33, BІD буде дорівнювати 32768:AA-11-BB-22-CC-33.

Міст із найменшим значенням BІD стає кореневим. Оскільки комутатори, як правило, використовують однакове значення пріоритету за замовчуванням, комутатор з найменшою MAC-адресою стає кореневим мостом.

При включенні комутатор припускає, що є кореневим мостом, і розсилає кадри BPDU зі своїм ідентифікатором BІD. Наприклад, якщо комутатор S2 повідомляє, що його кореневий ідентифікатор менший, ніж ідентифікатор S1, S1 припиняє оголошення свого ідентифікатора моста і приймає кореневий ідентифікатор S2. S2 стає кореневим мостом.