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STP / RSTP – 2025-09-10 (NT, TRE)

Spanning Tree Protocol (STP / RSTP)

MAC-Adresse

  • 48 Bit (6 Byte)
  • Aufbau: OUI (Herstellerkennung, 24 Bit) + geraetespezifischer Anteil (24 Bit)
  • Beispiel: 11-11-11-11-11-11

Hinweis: Eine kleinere MAC-Adresse bedeutet nicht „aelter“, sondern nur eine niedrigere numerische Kennung.

Root-Bridge

Die Root-Bridge ist der Switch mit der kleinsten Bridge-ID.

Bridge-ID besteht aus: - Prioritaet (Standard: 32768) - MAC-Adresse

Regel: 1. Niedrigste Prioritaet gewinnt. 2. Bei gleicher Prioritaet entscheidet die kleinste MAC-Adresse.

Die Root-Bridge ist Referenzpunkt fuer alle Pfadberechnungen.

Funktionsprinzip von STP

Problem: Redundante Verbindungen erzeugen Layer-2-Loops → Broadcast-Sturm.

Loesung: STP deaktiviert automatisch bestimmte Ports, um eine logische Baumstruktur zu erzeugen.

Ring → Baum:

Vorher (Loop):                 Nachher (Baumstruktur):

   [S1]──[S2]──[S3]                [S1]──[S2]──[S3]
     │           |        →           │
    [S4]---------|                   [S4]

Blockierte Ports bleiben als Backup erhalten.

RSTP (Rapid STP): Schnellere Konvergenz im Vergleich zu klassischem STP.

Path Cost (Kostenberechnung)

Pfadkosten bestimmen den bevorzugten Weg zur Root-Bridge.

Moderne IEEE-Standardwerte (Kurzwerte):

  • 10 Mbit/s → 100
  • 100 Mbit/s → 19
  • 1 Gbit/s → 4
  • 10 Gbit/s → 2
  • 100 Gbit/s → 1

Hinweis: Fruehere Berechnungen mit 20.000.000/Bandbreite waren alte Referenzwerte. Heute werden standardisierte Cost-Werte verwendet.

Regel: Der Pfad mit den niedrigsten Gesamtkosten gewinnt.

Beispiel

Gegeben: - 3 Verbindungen mit 1 Gbit/s (Cost 4) - 1 Verbindung mit 100 Mbit/s (Cost 19)

Ergebnis: Der 100-Mbit/s-Link wird blockiert, da er hoehere Kosten verursacht.

STP erzeugt eine schleifenfreie Topologie.

Redundanz

Ziel: Ausfallsicherheit durch alternative Pfade.

Ablauf: - Ein Link faellt aus. - STP aktiviert zuvor blockierten Port. - Neue Baumstruktur wird berechnet.

Einsatz: Unternehmensnetze, Rechenzentren, Cloud-Umgebungen.

Power over Ethernet (PoE)

Definition: Uebertragung von Daten und Strom ueber dasselbe Ethernet-Kabel.

Einsatz: - IP-Kameras - Access Points - VoIP-Telefone

Vorteil: Kein separates Netzteil erforderlich.

Skizze:

 [PoE-Switch]───(Daten + Strom)───[IP-Kamera]
        │
        └── 230 V Netzversorgung

Elektrotechnik – Wiederholung

Blindwiderstand eines Kondensators: Xc = 1 / (2 * pi * f * C)

Leistung: P = U * I

Wechselspannung: Relevanz bei Netzteilen und PoE-Versorgung.

Kernaussagen

  • STP verhindert Layer-2-Schleifen.
  • Root-Bridge = kleinste Bridge-ID.
  • Niedrigste Path-Cost bestimmt den aktiven Pfad.
  • RSTP konvergiert schneller als klassisches STP.
  • PoE kombiniert Daten und Strom ueber Ethernet.