Pengertian
Spanning Tree Protocol (disingkat
STP) adalah
protokol jaringan yang menjamin
topologi jaringan bebas-pengulangan untuk
penghubung EthernetLAN. 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.
Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1d)
Kebutuhan adanya spanning tree
Problem utama yang bisa dihindari dengan adanya STP adalah broadcast
storms. Broadcast storms menyebabkan frame broadcasts (atau multicast
atau unicast yang destination addressnya belum diketahui oleh switch)
terus berputar-putar (looping) dalam network tanpa henti. Gambar berikut
adalah contoh sederhana LAN dengan link yang redundant.
Switch akan mem-flood frame broadcasts keluar melalui semua
port/interface dalam satu VLAN kecuali port/interface dimana frame
tersebut diterima. Pada gambar diatas, SW3 akan mem-forward frame dari
Bob ke SW2; SW2 mem-forwardnya ke SW1; SW1 mem-forwardnya kembali ke
SW3; SW3 ke SW2 lagi, dan seterusnya dan seterusnya.
Problem lain yang bisa dihindari dengan STP adalah dalam satu network
yang memiliki link redundant, komputer-komputer yang aktif akan
menerima kopi-an dari frame yang sama berkali-kali.
Definisi IEEE 802.1d Spanning Tree Does
STP mencegah terjadinya looping dengan menempatkan setiap port switch
pada salah satu status : Forwarding atau Blocking. Interface dengan
status forwarding bertingkah normal, mem-forward dan menerima frame,
sedangkan interface dengan status blocking tidak memproses frame apapun
kecuali pesan-pesan STP. Semua port yang berada dalam status forwarding
disebut berada pada jalur spanning tree(topology STP), sekumpulan
port-port forwarding membentuk jalur tunggal dimana frame ditransfer
antar-segment. Gambar berikut adalah LAN dengan link redundant yang
sudah memanfaatkan STP.

Dengan begini, saat Bob mengirimkan frame broadcast, frame tidak
mengalami looping. Bob mengirimkan frame ke SW3 (step 1), kemudian SW3
mem-forward frame hanya ke SW1(step 2), karena port Gi0/2 dari SW3
berada pada status blocking. Kemudian, SW1 mem-flood frame keluar
melalui Fa0/11 dan Gi0/1 (step 3) . SW2 mem-flood frame keluar melalui
Fa0/12 dan Gi0/1 (step4). Namun, SW3 akan mengabaikan frame yang
dikirmkan oleh SW2, karena frame tersebut masuk melalui port Gi0/2 dari
switch SW3 yang berada pada status blocking.
Dengan topology STP seperti pada gambar diatas, switch-switch tidak
mengaktifkan link antara SW2 dan SW3 untuk keperluan traffick dalam
VLAN. Namun, jika link antara SW1 dan SW3 mengalami kegagalan dalam
beroperasi, maka STP akan membuat port Gi0/2 pada SW3 menjadi forwarding
sehingga link antara SW3 dan SW2 menjadi aktif dan frame tetap bisa
ditransfer secara normal dalam VLAN.
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 berjaln 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.
EtherChannel
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.
PortFast
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
Berikut Langkah-langkah Konfigurasinya
Bentuk topologi STP yang akan dibuat dengan menggunakan Cisco Packet Tracer :
Setelah memahami tujuan dibuatnya VLAN dan ulasan mengenai STP, mari
kita coba untuk membuat sebuah topologi yang menggunakan VLAN dan juga
STP tentunya. Berikut gambaran topologi yang akan kita buat :
Anda dapat menggunakan switch Anda selama ia
memiliki interfaces yang diperlukan ditunjukkan dalam
diagram topologi. Output ditunjukkan pada laboratorium
ini didasarkan pada
Cisco 2960 switch. Model switch lainnya dapat
menghasilkan output yang berbeda.
Menyetel koneksi konsol untuk ketiga switch.
Setelah menentukan switch yang bertindak sebagai server
ataupun client, langkah berikutnya adalah melakukan konfigurasi VLAN
pada switch server S1.
Konfigurasi pada switch S1 yang bertindak sebagai server:
Sebelumnya, ada baiknya kita melihat tabel VLAN yang belum dikonfigurasi :
Pemberian nama switch sebagai S1 :
Menyiapkan Jaringan
Langkah 1: Nonaktifkan semua port dengan menggunakan perintah shutdown.
Pastikan bahwa inisial port switch tidak aktif dengan
perintah shutdown.Gunakan perintah interface-range untuk
menyederhanakan tugas ini.

Langkah 2: Re-enable port pengguna pada S1 dan S2 dalam mode akses.
Lihat diagram topologi untuk menentukan port
pada switch S2 diaktifkan untuk pengguna
akhir akses perangkat. Ketiga port akan
dikonfigurasi untuk mode akses dan diaktifkan
dengan perintah no shutdown.
S1(config)#interface fa0/3
S1(config-if)#switchport mode access
S1(config-if)#no shutdown
S2(config)#interface range fa0/6, fa0/11, fa0/18
S2(config-if-range)#switchport mode access
S2(config-if-range)#no shutdown
Langkah 3: Aktifkan port trunk pada S1, S2, dan S3.
Hanya VLAN tunggal yang digunakan di
laboratorium ini, namun trunking telah diaktifkan
pada semua link antara switch untuk
memungkinkan VLAN tambahan yang akan ditambahkan untuk
selanjutnya.

Langkah 4: Konfigurasi alamat management interface pada ketiga switch.
Konfigurasi Spanning Tree
Langkah 1: Periksa konfigurasi default 802.1D STP.
Pada setiap switch, menampilkan tabel spanning
tree dengan cara perintah spanning-tree. Root
selection bervariasi tergantung pada BID dari setiap
switch di lab sehingga menghasilkan output yang
bervariasi.
S1#show spanning-tree
VLAN0001

Langkah 2: Memeriksa output.
Bridge identifier (jembatan ID), disimpan di spanning
tree BPDU mencakup terdiri dari prioritas bridge,
perpanjangan ID sistem, dan alamat
MAC. Kombinasi atau penambahan prioritas bridge
dan perpanjangan ID sistem dikenal sebagai
bridge ID priority. Perpanjangan ID sistem selalu
tergantung jumlah VLAN. Sebagai contoh, ID sistem
penyuluhan untuk VLAN 100 adalah
100. Menggunakan bridge standar nilai prioritas 32768,
bridge ID priority untuk VLAN 100 sisanya
adalah 32868 (32768 + 100).
Acara spanning-tree perintah menampilkan nilai
bridge ID priority. Catatan:”prioritas”
nilai dalam kurung merupakan nilai bridge
priority, yang diikuti dengan
nilai perpanjangan ID sistem.
Perhatikan respon terhadap perubahan topologi di 802.1D STP
Sekarang mari kita amati apa yang terjadi ketika kita sengaja mensimulasikan link yang rusak
Langkah 1: Tempatkan switch dalam spanning tree debug mode menggunakan perintah debug spanning-

Langkah 2: shutdown port pada root switch. Contoh ini
menggunakan S1,
karena theroot. Saklar akar Anda mungkin bervariasi.
S1(config)#interface fa0/1
S1(config-if)#shutdown
Langkah 3: Catat output debug
dari non-root switch. Dalam contoh ini kita merekam
output dari S2 dan S3, karena mereka
adalah non-root switch.

Langkah 4: Memeriksa apa yang telah berubah dalam topologi spanning tree menggunakan perintah spanning-tree.

Menggunakan perintah run menunjukkan, merekam konfigurasi setiap switch.
Hasil Dan Analisa
Saat desain LAN memerlukan beberapa switch, umumnya network enginer
menyertakan segment LAN yang redundant diantara switch-switch tersebut.
Tujuannya sederhana, switch-switch berkemungkinan mengalami kegagalan
beroperasi, atau ada kemungkinan kabel terputus atau ter-unplug sehingga
dengan adanya segment redundant ini, layanan network masih bisa
berjalan walaupun ada kendala diatas.
LAN dengan link yang redundant memungkinkan frame mengalami looping
didalam network tanpa henti. Frame yang looping ini menyebabkan gangguan
performansi pada network. Oleh karena itu, LAN memanfaatkan Spanning
Tree Protocol (STP), yang memungkinkan LAN tetap bisa menggunakan link
redundant tanpa harus menanggung resiko adanya frame yang looping dalam
network.
Tanpa adanya Spanning Tree Protocol (STP), LAN dengan link yang
redundant mengakibatkan adanya frame yang looping tanpa henti didalam
network. Dengan STP, beberapa switch akan mem-block interface/port-nya
agar port tersebut tidak bisa lagi mem-forward frames keluar. STP akan
menentukan port mana yang harus di block sehingga hanya 1 link saja yang
aktif dalam satu segment LAN. Hasilnya, frame tetap bisa ditransfer
antar-komputer tanpa menyebabkan gangguan akibat adanya frame yang
looping tanpa henti di dalam network.Konfigurasi selesai, sekarang Anda
dapat melakukan akses antar PC yang ber beda VLAN. Selanjutnya, terserah
kita mengembangkan topologi tersebut. Boleh diberi Access point dan
sebaginya