STP (Spanning Tree Protocol)

        STP (Spanning Tree Protocol) Adalah protokol jaringan yang menjamin topologi jaringan bebas-perulangan untuk penghubung Ethernet LAN. Fungsi dasar dari STP adalah untuk mencegah pengulangan penghubung dan radiasi siaran yang dihasilkan dari mereka. Pohon rentang juga memungkinkan desain jaringan untuk memasukkan cadang tautan (redundan) untuk menyediakan jalur cadangan otomatis jika tautan aktif gagal, tanpa bahaya dari perulangan yang tidak diinginkan dalam jaringan, atau kebutuhan untuk panduan mengaktifkan / menonaktifkan cadangan tautan ini.

        Spanning Tree Protocol (STP) distandarisasi sebagai IEEE 802.1D. Seperti namanya, protokol ini bisa menciptakan pohon rentang dalam jaringan bertautan dari lapisan 2 layer penghubung (biasanya switch ethernet), dan menonaktifkan tautan tersebut yang bukan bagian dari pohon rentang, meninggalkan jalur aktif tunggal antara dua node jaringan.

        STP ini berdasarkan algoritma yang ditemukan oleh Radia Perlman ketika bekerja untuk Digital Equipment Corporation.

Cara Kerja Spanning Tree 

     STP menggunakan 3 kriteria untuk meletakkan port pada status forwarding :

• STP memilih root switch. STP menempatkan semua port aktif pada root switch dalam status Forwarding.
• Semua switch non-root menentukan salah satu port-nya sebagai port yang memiliki ongkos (cost) paling kecil untuk mencapai root switch. Port tersebut yang kemudian disebut sebagai root port (RP) switch tersebut akan ditempatkan pada status forwarding oleh STP. 
• Dalam satu segment Ethernet yang sama mungkin saja ter-attach lebih dari satu switch. Diantara switch-switch tersebut, switch dengan cost paling sedikit untuk mencapai root switch disebut designated bridge, port milik designated bridge yang terhubung dengan segment tadi dinamakan designated port (DP). Designated port juga berada dalam status forwarding.
•  Semua port/interface selain port/interface diatas berada dalam status Blocking.

STP Bridge ID dan Hello BPDU

      STP bridge ID (BID) adalah angka 8-byte yang unik untuk setiap switch. Bridge ID terdiri dari 2-byte priority dan 6-byte berikutnya adalah system ID, dimana system ID berdasarkan pada MAC address bawaan tiap switch. Karena menggunakan MAC address bawaan ini dapat dipastikan tiap switch akan memiliki Bridge ID yang unik.

      STP mendefinisikan pesan yang disebut bridge protocol data units (BPDU), yang digunakan oleh switch untuk bertukar informasi satu sama lain. Pesan paling utama adalah Hello BPDU, berisi Bridge ID dari switch pengirim.

Pemilihan Root Switch

       Switch-switch akan memilih root switch berdasarkan Bridge ID dalam BPDU. Root switch adalah switch dengan Bridge ID paling rendah. Kita ketahui bahwa 2-byte pertama dari switch digunakan untuk priority, karena itu switch dengan priority paling rendah akan terpilih menjadi root switch.

      Namun kadangkala, ada beberapa switch yang memiliki nilai priority yang sama, untuk hal ini maka pemilihan root switch akan ditentukan berdasarkan 6-byte System ID berikutnya yang berbasis pada MAC address, karena itu switch dengan bagian MAC address  paling rendah akan terpilih sebagai root switch.

Menentukan Root Port dari setiap switch

        Selanjutnya dalam proses STP adalah, setiap non-root switch akan menentukan salah satu port-nya sebagai satu-satunya root port miliknya. Root port dari sebuah switch adalah port dimana dengan melalui port tersebut switch bisa mencapai root switch dengan cost paling kecil.

Menentukan Designated Port untuk setiap segment LAN

         Designated port untuk setiap segment dalam LAN adalah switch port yang mengirimkan paket Hello ke segment LAN dengan cost terkecil. Ketika switch non-root mengirimkan pesan Hello, maka switch non-root akan menyertakan nilai cost tersebut kedalam pesan. Hasilnya, switch dengan cost terkecil untuk mencapai root switch menjadi DP dalam segment tersebut.

Saat Terjadi Perubahan dalam network

   Berikut adalah proses yang terjadi saat topology STP berjalan normal tanpa ada perubahan:

• Root switch membuat dan mengirimkan Hello BPDU dengan cost 0 keluar melalui semua port/interfacenya yang aktif.
• Switch non-root menerima Hello dari root port miliknya. Setelah mengubah isi dari Hello menjadi Bridge ID dari switch pengirim, switch mem-forward Hello ke designated port.

    Langkah 1 dan 2 berulang terus sampai terjadi perubahan pada topology STP.

    Ketika ada interface atau switch yang gagal beroperasi, maka topology STP akan berubah; dengan kata lain terjadi STP convergence.

•  Interface yang tetap berada dalam status yang sama, maka tidak perlu ada perubahan.
• Interface yang harus berubah dari forwarding menjadi blocking, maka switch akan langsung merubahnya menjadi blocking.
• Interface yang harus berubah dari blocking menjadi forwarding, maka switch pertama kali akan mengubahnya menjadi listening, kemudian menjadi learning.Setelah itu interface akan diletakkan pada status forwarding.

        Saat terjadi STP Convergence, switch akan menentukan interface-interface mana yang akan dirubah statusnya. Namun, perubahan status dari blocking menjadi forwarding tidak bisa langsung dilakukan begitu saja, karena dapat menyebabkan frame looping temporarer. Untuk mencegah terjadinya looping temporarer itu, STP harus merubah status port tersebut menjadi 2 status transisi terlebih dahulu sebelum merubahnya menjadi forwarding:

• Listening: seperti halnya blocking, interface dalam keadaan listening tidak mem-forward frame. (15 detik)

• Learning: interface dalam status ini masih belum mem-forward frame, tapi switch sudah mulai melakukan pemeriksaan MAC address dari frame-frame yang diterima pada interface ini. (15 detik)

         Switch akan menunggu 20 detik sebelum memutuskan untuk melakukan perubahan status dari blocking menjadi forwarding, setelah itu butuh waktu 30 detik untuk transisi ke Listening dan Learning terlebih dahulu. karena itu total yang dibutuhkan agar suatu port berubah dari blocking menjadi forwarding adalah 20+30=50 detik.

Ether Channel

       EtherChannel mengkombinasikan beberapa segment parallel yang memiliki kecepatan yang sama menjadi satu. Switch memperlakukan EtherChannel sebagai interface tunggal berkenaan dengan proses memforward frame seperti halnya juga STP. Hasilnya, jika salah satu link gagal, tapi salah satu link lain dalam EtherChannel masih beroperasi, maka STP tidak akan terjadi.

      EtherChannel juga menyediakan bandwidth yang lebih banyak. Trunk-trunk pada EtherChannel berada pada status forwarding semua atau blocking semua, karena STP memperlakukan semua trunk pada EtherChannel sebagai 1 trunk. Saat EtherChannel berada pada status forwarding, maka switch akan melakukan load-balance (membagi rata) traffik pada semua trunk, sehingga bandwidth yang tersedia jadi lebih banyak.

 

Port Fast

       PortFast memungkinkan switch untuk menempatkan sebuah interface kedalam status forwarding secara langsung tanpa harus menunggu 50 detik. Tetapi, hanya port yang diketahui tidak akan dihubungkan dengan switch yang lain yang bisa dijalankan fitur PortFast.

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Spanning_Tree_Protocol

               http://pekoktenan.wordpress.com/2009/03/24/konsep-spanning-tree-protocol/