Протокол покрывающего дерева, известный как STP (Spanning Tree Protocol), используется в Ethernet-сетях для предотвращения петель, которые могут возникнуть из-за наличия избыточных соединений между коммутаторами. Он обеспечивает создание логической структуры сети, которая позволяет передавать данные без зацикливания. Давайте рассмотрим алгоритм работы STP более подробно.

1. Выбор корневого моста:
   • Каждый коммутатор в сети выбирает себя как корневой мост с наименьшим идентификатором (Bridge ID), который состоит из приоритета и MAC-адреса коммутатора.
   • Коммутаторы обмениваются BPDU (Bridge Protocol Data Units) для определения корневого моста. BPDU содержит информацию о корневом мосте и его расстоянии до других коммутаторов.
2. Определение кратчайших путей:
   • Каждый коммутатор получает информацию о корневом мосте и вычисляет кратчайший путь к нему, основываясь на стоимости (cost) соединений. Стоимость соединения может быть определена на основе скорости порта.
   • Коммутаторы обновляют свои таблицы и обмениваются новыми BPDU, чтобы убедиться, что все коммутаторы имеют одинаковую информацию о сети.
3. Выбор активных и неактивных портов:
   • После определения кратчайших путей, каждый коммутатор устанавливает порты в один из трех состояний: передающий (forwarding), неактивный (blocking) или участвующий (listening).
   • Порты, которые ведут к корневому мосту или являются частью кратчайшего пути, устанавливаются в состояние "передающий".
   • Порты, которые не являются частью кратчайшего пути, устанавливаются в состояние "неактивный".
4. Обработка изменений в топологии:
   • Если в сети происходит изменение, например, добавление нового коммутатора или отключение существующего, STP автоматически пересчитывает топологию сети.
   • Коммутаторы вновь обмениваются BPDU и повторяют процесс выбора корневого моста и определения кратчайших путей.

Таким образом, протокол STP позволяет Ethernet-сетям эффективно работать, избегая петель и обеспечивая надежную передачу данных. Этот алгоритм является основой для более современных протоколов, таких как Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) и Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP), которые предлагают улучшенные характеристики и более быструю адаптацию к изменениям в сети.