Redudansi link membuat layanan jaringan memiliki tingkat kegagalan lebih rendah, ketika satu jalur mengalami kegagalan maka jalur lain akan digunakan. Ketika beberapa jalur digunakan di antara dua perangkat pada jaringan Ethernet dan tidak ada implementasi dari Spanning Tree Protocol pada switch maka akan terjadi looping.
Looping tersebut akan menyebabkan ketidakstabilan tabel MAC pada switch dan penggunaan CPU yang tinggi yang kemudian jaringan tidak dapat digunakan.
Berbeda dengan protokol Layer 3, IPv4 dan IPv6. Layer Ethernet tidak memiliki mekanisme untuk mengenali dan menghilangkan frame looping.
IPv4 dan IPv6 memiliki mekanisme yang membatasi berapa kali perangkat jaringan Layer 3 dapat melakukan pengiriman ulang paket. Misalnya sebuah router akan menurunkan TTL di setiap paket IPv4 dan Hop Limit di setiap paket IPv6. Ketika field tersebut dikurangi hingga menjadi 0, router akan men-drop paket tersebut.
Berbeda dengan router, switch Layer 2 tidak memiliki mekanisme yang sama untuk membatasi berapa kali sebuah switch mentransmisikan ulang sebuah frame Layer 2. STP dikembangkan secara khusus sebagai mekanisme pencegahan loop untuk Ethernet Layer 2.
Tanpa mengaktifkan STP, loop Layer 2 akan terjadi, menyebabkan frame broadcast, multicast maupun unicast yang belum dikenal akan berputar tanpa henti.
Tentu hal ini akan merusak jaringan dalam waktu yang cukup singkat bahkan terkadang hanya dalam hitungan detik. Contoh ketika frame broadcast seperti ARP diteruskan ke semua port switch (kecuali port masuknya frame).
Nah ketika ada lebih dari satu jalur frame (redundant links) maka akan terjadi looping. Ketika terjadi looping, tabel alamat MAC pada switch akan berubah-ubah karena penerimaan frame broadcast yang terus terjadi sehingga menyebabkan database MAC tidak stabil.
Ini juga dapat menyebabkan pemakaian CPU yang tinggi yang membuat switch tidak dapat meneruskan frame.
Section Artikel
Algoritma Spanning Tree
STP didasarkan pada algoritma yang ditemukan oleh Radia Perlman saat ia bekerja untuk Digital Equipment Corporation dan diterbitkan dalam makalah tahun 1985 yang berjudul “An Algorithm for Distributed Computation of A Spanning Tree in an Extended LAN“.
Algoritma ini disebut Spanning Tree Algorithm (STA) yang menciptakan topologi loop-free dengan memilih satu root bridge di mana seluruh switch lainnya menentukan link dengan cost paling rendah.
Skenario Topologi STA
Pada skenario STA ini menggunakan Ethernet LAN dengan redundansi link antara beberapa switch.
Pemilihan Root Bridge
STA dimulai dengan memilih satu root bridge, gambar 2 menunjukkan switch S1 telah terpilih menjadi root bridge. Pada topologi tersebut semua links memiliki cost atau bandwidth yang sama. Masing-masing switch membuat jalurnya sendiri ke root bridge.
catatan: pada skenario STA dan STP ini istilah bridge juga mengacu pada switch karena pada masa-masa awal Ethernet switch juga disebut sebagai bridge.
Blokir Jalur Redundansi
STP hanya mengijinkan satu jalur yang terhubung secara logis dan ia akan memblokir jalur redundansinya untuk mencegah terjadinya looping. Untuk lebih jelasnya ditunjukkan pada gambar 3.
Pada gambar 3, Switch S4, S5 dan S8 memblokir jalur redundansinya yang menuju ke root bridge dan sekarang masing-masing switch hanya memiliki satu jalur secara logis ke root bridge.
Kalkulasi Ulang Ketika Ada Kegagalan
Secara fisik jalur kedua masih tersedia meskipun diblokir STP untuk mencegah looping, Namun jika jalur utama terjadi kegagalan maka STP akan melakukan kalkulasi ulang dan membukan port yang terblokir sebelumnya. Kalkulasi ulang juga dilakukan STP ketika ada penambahan switch atau perubahan topologi.
Gambar 4 menunjukkan proses kalkulasi ulang STP ketika terjadi kegagalan jalur antara S2 dan S4. Sekarang jalur redundansi antara S4 dan S5 yang sebelumnya terblokir dibuka untuk mengatasi kegagalan sebelumnya.
STP mencegah frame loop dengan membuat free-loop link pada jaringan dengan menggunakan “blocking-state” ports.
Switch STP akan mengkompensasi jika terjadi kegagalan link secara dinamis dengan membuka port yang sebelumnya diblokir dan mengijinkan trafik melewati port tersebut seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.
