Das Spanning Tree Protocol (STP, IEEE 802.1D) verhindert in vermaschten Ethernet-Netzen, dass Frames endlos im Kreis laufen. Redundante Verbindungen zwischen Switches sind gewollt (damit ein Kabelbruch das Netz nicht lahmlegt), aber ohne Schutz erzeugen sie einen Broadcast Storm: Ein Frame wird von jedem Switch kopiert und an alle Ports weitergereicht, bis das Netz zusammenbricht. STP legt aus der vermaschten Struktur einen logischen Baum ohne Zyklen — den Spannbaum — und blockiert dafür überflüssige Ports.
Root Bridge und BPDUs
STP wählt zuerst eine Root Bridge (Wurzelbrücke): Gewählt wird der Switch mit der niedrigsten Bridge-ID, die sich aus Priorität (Default 32768) und MAC-Adresse zusammensetzt. Alle anderen Switches berechnen über Bridge Protocol Data Units (BPDUs, alle 2 Sekunden gesendet) den kürzesten Pfad zur Root. Der Port mit dem besten Pfad wird Root Port, auf jeder Leitung gewinnt der Switch mit dem niedrigeren Pfadkosten den Designated Port, alle übrigen Ports kommen in den Blocking-Zustand.
Port-Zustände
Klassisches STP kennt fünf Zustände: Blocking (keine Daten, nur BPDUs), Listening, Learning (MAC-Adressen lernen, keine Weiterleitung), Forwarding (Datenverkehr) und Disabled. Damit ein Port nach einer Topologieänderung in Forwarding wechselt, vergehen bis zu 50 Sekunden (20 s Max Age + 15 s Listening + 15 s Learning) — eine lange Ausfallzeit für moderne Netze.
Praxis
- Die Root Bridge bewusst wählen (niedrige Priorität auf dem Kern-Switch), sonst entscheidet der Zufall.
- PortFast an Endgeräte-Ports verkürzt die Anlaufzeit, darf aber nie Richtung anderer Switches zeigen — BPDU Guard erkennt genau diese Fehlkonfiguration.
- Die moderne Weiterentwicklung ist das Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) mit Konvergenz im Millisekundenbereich.
- Zusammen mit Link Aggregation lassen sich redundante Verbindungen bündeln, statt sie zu blockieren.
- Gegen stille Ausfälle schützen Loop Guard (einseitige Leitungen), Bridge Assurance (ausbleibende BPDUs) und UDLD (Glasfaser-Verbindungen).
Verwandte Grundlagen: Switch, Hub, Kollisionsdomäne, VLAN, Ring-Topologie.