Protokół Spanning Tree Protocol (STP), obsługiwany przez większość mostów i przełączników, to wypróbowana i przetestowana metoda budowania zapasowych ścieżek przesyłania pakietów. STP zapobiega jednocześnie powstaniu pętli w środowiskach sieciowych wykorzystujących technikę mostowania. Pętle są powodem powstawania w sieci niekończących się ścieżek danych, co sprawia, że system zaczyna pracować jak żółw.

Protokół Spanning Tree, bez którego nie może się obyć właściwie żadna sieć korporacyjna czy infrastruktura dostawcy usług sieciowych, został szczegółowo opisany w dokumencie IEEE 802.1D. Poprawka wprowadzona do tego protokołu (802.1w), nosząca nazwę Rapid Reconfiguration of Spanning Tree, usprawnia pracę protokołu STP, udostępniając mechanizmy szybkiego rekonfigurowania sieci przy użyciu protokołu Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP).

Oba standardy (802.1D i 802.1w) przyczyniają się do tego, że sieci LAN, wykorzystujące mostowanie i protokół dostępu do Media Access Control (MAC), pracują sprawnie i niezawodnie. W LAN obsługującej RSTP zwiększa się dostępność sieci, ponieważ jej topologia może być szybko rekonfigurowana.

Coraz częściej sieci komputerowe są wykorzystywane do obsługi bardziej skomplikowanych aplikacji, takich jak VoIP (przesyłanie głosu przez sieci pakietowe) czy transmitowanie danych multimedialnych. Aplikacje takie muszą mieć do dyspozycji bezawaryjne sieci, oferujące duże przepustowości, gdzie każdy element musi być w pełni dostępny. Chodzi więc nie tylko o nadmiarowe połączenia WAN i LAN, ale też o zapasowe ścieżki przesyłania danych, budowane przy użyciu mostowania. Przełączniki i mosty muszą dysponować mechanizmami, które wykrywają awarie i w razie potrzeby szybko rekonfigurują topologię sieci. I właśnie myśl o takich mechanizmach przyświecała twórcom protokołu RSTP.

Czas potrzebny na odbudowanie połączenia

Zasadnicza różnica między protokołami STP i RSTP to czas, po którym połączenie jest odbudowane. Jeśli jedno z połączeń ulegnie uszkodzeniu (lub topologia sieci niespodziewanie się zmieni), protokół STP potrzebuje ok. 30 do 60 sekund na to, aby wykryć awarię i zrekonfigurować sieć. W wypadku protokołu RSTP potrzeba na to zaledwie kilku sekund albo nawet mniej niż sekundę, oczywiście pod warunkiem, że protokół został prawidłowo zaimplementowany.

RSTP wykorzystuje specjalny algorytm, który wybiera pojedynczy most/przełącznik, traktując go jako główny element (root) systemu Spanning Tree. Algorytm przypisuje poszczególnym portom zainstalowanym w każdym moście/przełączniku w sieci odpowiednie role. Role te określają, czy port jest aktywnym elementem w topologii sieci, który połączy w razie potrzeby dany most/przełącznik z portem głównego mostu/przełącznika.

Niezależnie od przypisanych im ról porty mogą pełnić funkcję portów alternatywnych lub nadmiarowych, które potrafią złożyć połączenie w wypadku awarii. Rolę portu określają jednostki Bridge Protocol Data Units, zawierające niezbędne informacje o przełączniku i zainstalowanych w nim portach.

Stanami portów zawiadują tzw. maszyny stanu, które są skojarzone z rolami portów i mogą je zmieniać. Chodzi o stany, od których zależy, w jaki sposób protokół MAC przetwarza i transmituje ramki obsługiwane przez konkretny port. A port może się znajdować w jednym z następujących stanów: odrzucanie ramek (discarding), uczenie się (learning) lub przekazywanie ramek (forwarding). Trzy stany zdefiniowane przez standard 802.1D - port wyłączony (disabled), port zablokowany (blocking) i port aktywny (listening) - zostały scalone i zdefiniowane w ramach standardu 802.1w jako stan port odrzucający ramki. Stany portów zostały tak opracowane, aby odpowiadały jakości usługi MAC.

Prawidłowo skonfigurowany stan portu zainstalowanego w moście lub przełączniku ogranicza niebezpieczeństwo powstawania pętli i tym samym duplikowania ścieżek przesyłania danych.

Protokół RSTP przyspiesza odzyskiwanie połączenia

Nowy port root może szybko zmienić swój stan na przekazywanie ramek. Mosty i przełączniki zainstalowane w sieci LAN wymieniają szybko między sobą informacje potwierdzające, że dany port jest aktywny (przekazuje ramki).

Porty mostów można tak skonfigurować, aby podczas powtórnego inicjowania pracy mostu/przełącznika ich stan był automatycznie definiowany jako przekazujących ramki. Opcja taka jest przydatna szczególnie wtedy, gdy port mostu podłączono do segmentu sieci LAN usytuowanego na jej obrzeżu, gdzie nie jest dostępny żaden inny most lub przełącznik.

Jeśli jest to możliwe, protokół RSTP powinien być zawsze konfigurowany jako jeden z domyślnych protokołów spanning tree obsługujących sieć. Ponieważ protokoły STP i RSTP są ze sobą w stu procentach zgodne, przechodzenie z protokołu STP na protokół RSTP przebiega bez najmniejszych kłopotów. Protokół RSTP ma to do siebie, że porty szybko zmieniają stan, więc nieraz ramki są transmitowane kilka razy (duplikowanie). Jeżeli protokół RSTP ma poprawnie współpracować z protokołem STP, należy wykorzystać parametr RSTP Force Protocol Version, aby porty nie zmieniały tak szybko swojego stanu.