STP existe porque switches Ethernet não têm TTL.
Em redes IP, o TTL garante que pacotes não circulem para sempre: a cada salto o valor diminui até chegar a zero e o pacote é descartado. Na camada 2, frames Ethernet não têm esse mecanismo.
Daí se você conecta dois switches com dois cabos criando um loop físico, um broadcast enviado por qualquer dispositivo circula indefinidamente. Os switches ficam sobrecarregados replicando o mesmo frame. A tabela MAC fica instável. A rede para.
O STP bloqueia portas redundantes e cria uma topologia sem loop.
Como o STP funciona
1. Eleição da root bridge
Todos os switches trocam BPDUs (Bridge Protocol Data Units) e elegem uma root bridge. Vence quem tem o menor Bridge ID.
O Bridge ID tem dois componentes: prioridade (padrão 32768) e endereço MAC. Menor prioridade vence. Em caso de empate, menor MAC.
Para forçar um switch como root bridge:
Switch(config)# spanning-tree vlan 1 priority 4096
Ou com o atalho:
Switch(config)# spanning-tree vlan 1 root primary
2. Eleição das root ports
Cada switch não-root elege uma root port: a porta com menor custo de caminho até a root bridge. O custo depende da velocidade do link:
| Velocidade | Custo STP |
|---|---|
| 10 Mbps | 100 |
| 100 Mbps | 19 |
| 1 Gbps | 4 |
| 10 Gbps | 2 |
3. Eleição das designated ports e bloqueio
Em cada segmento, uma porta é eleita designated port. Portas que não são root port nem designated port são bloqueadas para eliminar o loop.
Estados de porta no STP
| Estado | Função |
|---|---|
| Blocking | Recebe BPDUs, não encaminha frames |
| Listening | Processa BPDUs, não aprende MACs |
| Learning | Aprende MACs, não encaminha |
| Forwarding | Encaminha frames normalmente |
| Disabled | Porta desligada |
No STP original (802.1D), a convergência leva 30 a 50 segundos. Os estados Listening e Learning têm timers de 15 segundos cada. É lento.
RSTP: convergência em segundos
O RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol, IEEE 802.1w) resolve o problema de convergência lenta.
No RSTP, as portas têm três estados: Discarding, Learning e Forwarding. A convergência acontece em segundos porque o RSTP negocia diretamente com switches vizinhos em vez de esperar timers.
Dois novos papéis de porta no RSTP:
Alternate port: alternativa para chegar à root bridge. Fica em Discarding e assume imediatamente se a root port falhar.
Backup port: backup para o segmento. Fica em Discarding. Usado quando há dois links do mesmo switch para o mesmo segmento.
PVST+ e Rapid PVST+
O STP padrão IEEE roda uma instância para toda a rede. O Cisco PVST+ roda uma instância por VLAN.
Fato é que isso permite load balancing: cada VLAN pode ter uma root bridge diferente, distribuindo tráfego entre links redundantes.
O Rapid PVST+ combina PVST+ com convergência do RSTP. É o padrão atual nos switches Cisco.
Switch# show spanning-tree vlan 10
VLAN0010
Spanning tree enabled protocol rstp
Root ID Priority 24586
Address aabb.cc00.0100
This bridge is the root
PortFast e BPDU Guard
PortFast: coloca a porta imediatamente em Forwarding, ignorando Listening e Learning. Usar apenas em portas conectadas a dispositivos finais. Nunca em portas conectadas a outros switches.
Switch(config-if)# spanning-tree portfast
BPDU Guard: desliga a porta (err-disabled) se ela receber um BPDU. Um BPDU em porta de dispositivo final significa que alguém conectou um switch não autorizado.
Switch(config-if)# spanning-tree bpduguard enable
Ou globalmente para todas as portas com PortFast:
Switch(config)# spanning-tree portfast bpduguard default
Verificação
Switch# show spanning-tree
Switch# show spanning-tree vlan 10
Switch# show spanning-tree summary
Switch# show spanning-tree interface GigabitEthernet0/1
O que a prova CCNA cobra
STP está no domínio Network Access. Os pontos mais frequentes:
Por que o STP existe. Como a root bridge é eleita: menor Bridge ID, menor prioridade, menor MAC em caso de empate. Papéis de porta: root port, designated port, alternate port. Estados no RSTP: Discarding, Learning, Forwarding. Diferença entre STP (802.1D) e RSTP (802.1w). O que é PVST+ e Rapid PVST+. Configuração e uso do PortFast e BPDU Guard.
FAQ
O que acontece se dois switches tiverem a mesma prioridade? Vence o de menor endereço MAC. Por isso a root bridge ideal é configurada manualmente com prioridade baixa em vez de deixar a eleição acontecer por MAC aleatório.
PortFast pode causar loop? Não sozinho. O perigo é conectar um switch em porta com PortFast. O BPDU Guard existe para desligar a porta automaticamente se isso acontecer.
RSTP é compatível com STP original? Sim. Quando um switch RSTP detecta um vizinho rodando STP original, volta automaticamente ao comportamento 802.1D para aquele link.
▌ STP e switching são temas centrais de Network Access do CCNA. O diagnóstico gratuito do PacketPass mostra onde estão suas lacunas. Resultado na hora, sem cadastro.
Informações baseadas no blueprint CCNA 200-301 atual, IEEE 802.1D/802.1w e documentação oficial da Cisco.