Los dispositivos de red que actúan como modelos de interconexión de sistemas abiertos (OSI), dispositivos de puente de capa dos, incluidos los conmutadores, a menudo se conectan entre sí de forma redundante para ayudar a prevenir fallas en la red. El protocolo de árbol de expansión (STP) es un conjunto de reglas, métodos y funciones de comunicación que se implementan en el software de puente y que evitan que las tramas de la capa de enlace de datos se vuelvan interminablemente dentro de una topología de puente redundante. El protocolo de árbol de expansión es un protocolo de capa de enlace de datos que establece una ruta única y de menor costo para que los datos viajen desde cualquier punto final de la red con puente a otro.
Los puentes que utilizan el protocolo de árbol de expansión se envían mensajes especiales llamados unidades de datos de protocolo de puente (BPDU) entre sí para compartir información y notificarse entre sí sobre cambios en la red. La mayoría de los puentes participan en el proceso de árbol de expansión, pero los administradores de red pueden designar algunos puentes como dispositivos de solo paso. Todos los dispositivos de puente que utilizan activamente el protocolo de árbol de expansión intercambian BPDU para establecer y mantener una topología de árbol de expansión mínima sin bucles.
STP inicia el recálculo de una nueva topología de árbol de expansión cada vez que se agregan o eliminan puentes de la red, cuando fallan las rutas dentro de la red, cuando la detección de enlace unidireccional (UDLD) detecta una fibra rota o cuando se producen otros cambios topológicos que interrumpen el flujo establecido de datos. Los puentes que utilizan activamente el protocolo de árbol de expansión comienzan la reconfiguración topológica acordando y designando primero uno de los dispositivos de puente como nodo raíz para el nuevo árbol de expansión. Luego colaboran enviándose BPDU entre sí que contienen información actual y costos de ruta para calcular un nuevo árbol de expansión que tiene el costo más bajo para la topología. Tan pronto como los puentes acuerden una nueva topología, los puertos de puente conectados a segmentos redundantes que no forman parte del nuevo árbol de expansión y no forman parte de un canal de ethernet designado se bloquean temporalmente para evitar el reenvío del tráfico de datos. El bloqueo de estas rutas redundantes no utilizadas crea una topología sin bucles.
El protocolo de árbol de expansión fue desarrollado e implementado por primera vez por Digital Equipment Corporation (DEC). Poco tiempo después se incorporó al estándar 802.1D del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). La propuesta IEEE 802.1w introdujo una versión más nueva y más rápida del protocolo de árbol de expansión llamado protocolo de árbol de expansión rápido (RSTP). RSTP ha reemplazado a STP como el protocolo estándar para puentes sin bucles y fue designado como el protocolo de elección en el estándar IEEE 802.1D-2004 revisado. STP se ha refinado aún más con el lanzamiento del protocolo de árbol de expansión múltiple (MSTP) como se detalla en IEEE 802.1Q-2005, que permite que instancias separadas de STP coexistan en múltiples configuraciones de red de área local virtual (VLAN).