Spanning Tree 協定是什麼？一次搞懂 STP、RSTP、MSTP 差異

選擇合適的 Spanning Tree 協定

Spanning Tree 演算法的運作方式是透過指定一個網路中的交換器為「根橋（Root Bridge）」，其他所有交換器都會透過演算法計算通往根橋的唯一路徑，並在可能產生迴圈的路徑上啟用封鎖（Blocking）機制。常見的三種版本分別為 STP、RSTP 和 MSTP，三者相容且具備向下相容性。

STP 協定

STP 是最早的 Spanning Tree 協定，現已被 RSTP 和 MSTP 所取代。它適用於最多 17 台交換器的網路，透過定時器來同步拓撲變更，因此收斂時間較長，可能需耗時數分鐘，不建議再於現代網路中使用。

RSTP 協定

RSTP 為 STP 的加強版，不再依賴定時器，而是透過即時交換協商來快速同步拓撲變更，因此收斂速度更快。其最大支援網路直徑為 40 台交換器。

MSTP 協定

MSTP 在 RSTP 的基礎上支援多重 Spanning Tree 實例（Instance），每個 VLAN 可對應到不同的樹狀結構，以達成負載平衡效果。MSTP 中會定義「區域（Region）」，每個 Region 最多支援 40 台交換器，而整體 MSTP 網路最多可定義 40 個 Region。

根橋與備援根橋

建議由管理者手動設定一台核心高效能交換器（通常為 Layer 3）作為根橋，以確保流量分配與故障備援的穩定性。備援根橋設定亦同樣重要，當根橋發生故障時，自動接手以維持網路穩定。

橋接 ID（Bridge ID）由三部分組成：4-bit 的優先權（Priority）、12-bit 的系統 ID 以及 48-bit 的 MAC 位址。欲指定為根橋，需設定其優先權為全網路最低。

上圖中，Switch A 因為其 Bridge Priority 最低，成為網路的 Root Bridge；Switch B 則為備援根橋。

網路直徑設計

STP/RSTP 中的 Max Age 參數需根據網路直徑（最長串接交換器數量）進行調整。Max Age 預設值為 20 秒（範圍為 6~20），主要設定於 Root Bridge 及備援根橋上，確保 BPDU 可以傳播到整個網路拓撲的最遠端。

Spanning Tree 的埠角色

在穩定的 RSTP 拓撲中，交換器上的每個埠會被分配為四種角色之一：根埠（Root Port）、指定埠（Designated Port）、備援埠（Alternate Port）與備份埠（Backup Port）。以下依序介紹其判定機制與範例。