Топологические ограничения при применении мостов в лвс. Алгоритм устранения активных петель в сетях эвм при помощи протокола канального уровня stp.

Серьезным ограничением функциональных возможностей мостов и коммутаторов является отсутствие поддержки петлеобразных конфигураций сети.

Если в сети установлен только один мост, он работает достаточно надежно, но если в одной сети используется два или несколько мостов, то возможно образование петель. Это происходит, когда хост в одной сети передает данные хосту в другой сети, причем эти две сети соединены двумя или несколькими мостами. Когда каждый из этих мостов получает кадры данных, он определяет местоположение получателя и соответственно продвигает данные. К сожалению, т. к. каждый мост получил и продвинул информацию, произошло дублирование всех кадров. Кроме того, при наблюдении за трафиком каждый мост приходит к заключению, что оба хоста находятся в одном и том же сегменте сети, поэтому, активизируя фильтрацию, мосты больше не будут пытаться продвигать кадры между этими двумя хостами, в результате чего возможность обмена информацией между ними исчезнет.

Чтобы избежать такой ситуации, а также воспользоваться избыточностью, которая обеспечивается наличием в заданной среде нескольких мостов, мост поддерживает функцию покрывающего дерева, которая отвечает за привязку маршрутов к определенному сегменту сети. Алгоритм STA (Spanning Tree Algorithm — алгоритм связующего дерева) был изначально разработан компанией Digital Equipment Corporation (DEC), а впоследствии был изменен и опубликован в виде спецификации 802.1d комитетом IEEE 802.

В первую очередь алгоритм STA определяет, какой мост в данной среде является корневым (root bridge), выбирая для этого мост с наименьшим идентификатором моста или МАС-адресом. Затем, основываясь на сообщениях о конфигурации всех мостов в сети, алгоритм STA вычисляет лучший путь от любого заданного моста до корневого. После вычисления всех путей мост, путь которого к корневому мосту является оптимальным в заданном сегменте, становится для данного сегмента назначенным мостом (designated bridge). Все мосты, которые не входят в оптимальный путь (или обеспечивают дублирующий путь к данной сети), переводятся в режим ожидания или блокировки. В режиме блокировки порт моста не выполняет функции наблюдения, продвижения и лавинной адресации кадров; таким образом, при работающем алгоритме STA петель возникать не должно, т. к. все дублирующие порты мостов в любом заданном сегменте эффективно блокируются.

При использовании алгоритма STA все мосты в рамках сети обмениваются сообщениями об их конфигурации или BPDU (Bridge Protocol Data Unit — протокольный блок данных моста), чтобы определить, кто из них имеет доступ к определенным сегментам сети. Обмен этими сообщениями производится каждые несколько секунд, благодаря этому сетевая топология не теряет своей актуальности. Кроме того, если один из мостов не отправляет BPDU всем остальным, считается, что он больше не является действующим путем ни к одному из сегментов сети и исключается из топологии. Каждый раз, когда обнаруживается изменение топологии сети (т. е. когда какой-то мост перестает отсылать сообщения BPDU), каждый из мостов перезапускает алгоритм STA, который в очередной раз решает, через какие порты следует обращаться к сетям.