STP optimiza topología

1Aug 22, 2013 S Ward Abingdon and Witney College
Spanning Tree
protocol
CCNA Exploration Semestre 3
Capitulo 5
Spanish

Topics
 Redundancia en una Red Convergente
 Como Spanning Tree Protocol (STP) Elimina
los loops de capa 2
 El algoritmo STP y sus 3 pasos
 Rapid spanning tree protocol (RSPT)

Semester 3
LAN Design
Basic Switch
Concepts
VLANs
VTP
STP
Inter-VLAN
routing
Wireless

Queremos:
 Redundancia en las
capas de distribucion y
nucleo
 Multiples switches y
Enlaces troncales
 Cuando un enlace falle
– otro tome su lugar.

Pero la redundandia da loops!!
 Los Loops de conmutacion son un problema
si todos los links estan activos:
 Tormentas de Broadcast
 Transmision de multiples tramas
 Tablas de switch Inconsistentes

Tormenta de broadcast
Envío
ARP
request
There’s a
switching loop
Inundación de
broadcast por
un non-source
ports
Y esto no hay
nada con lo
que pueda
pararse

Envio de multiples tramas
A B
Envia
tramama
a B
A esta a port
3 y No
conoce a B,
inunda los
puertos
Trama
llega
Y otra
Vez

Tabla de switch inconsistente
A B
Send
frame to
B
A is on port 3
Don’t know B
So flood
A is on port 1
A is on port 2
???
A is on port 3
A is on port 1
A is on port 2
?

Loops por error
 Incluso si hay loops no deliberados por
redundancia, estos los puede haber por
algún error.

Etherchannel – La excepción
 Multiples conecciones no crean un loop
donde es usado Etherchannel.
 Los links son agregados para actuar como
uno solo con ancho de banda combinado.

Redundancia sin loops
 Se necesita tener un solo camino a la vez.
 Rutas redundantes deben estar apagadas,
pero listas para abrirse cuando se necesite.
 Esto debe hacerse rapido y
automaticamente.
Spanning Tree Protocol hace esto.

Que es un spanning tree?
Un tree (extended star) topology
 Un arbol no tiene loops
Se extiende a todos los dispositivos
 Todos los dispositivos estan
conectados.

No es un spanning tree
 No es un arbol – tiene loops.

No es un spanning tree
 No expande - Dispositivos fuera

Es un Spanning tree
 Sin loops. Incluye todos los dispositivos

Spanning tree protocol
 Usado por switches para convertir una
topologia redundante en un spanning tree.
 Desabilita links no deseados bloqueando
puertos.
 STP es definido por IEEE 802.1d
 Rapid STP definido por IEEE 802.1w
 Los Switches correon STP por default – no
necesitan configuracion.

Algotitmo de Spanning tree
Los switches usan este algoritmo para decidir
cuales puertos deben ser apagados.
1. Selecciona un switch para ser “root bridge”
2. Elige un “root port” en cada uno de los otros.
3. Elige un “designated port” en cada segmento
4. Cierra todos los otros puertos.

Perfil del proceso
Root bridge
Root port
Root port
Root port
Designated portDesignated port
Designated port
Designated port Not chosen
Close down

1 Eleccion del root bridge
 Cada switch tiene un bridge ID (BID) de
prioridad, seguido por la dirección MAC.
 Los Switches intercambian (BPDUs) para
comparar los “bridge IDs”
 El switch con el mas bajo bridge ID será el
“root bridge”
 El Administrador puede configurar la
prioridad para influir en la selección

Bridge ID
 El bridge ID consiste de bridge priority,
extended system ID, y MAC address
 Por default la prioridad es 32768
 La mas baja prioridad GANA
 Valor 1 - 65536, multiplos de 4096
 Extended system ID identifica las VLANs.
 Direccion MAC, usada si la prioridad es la
misma. Mejor no confiar en la MAC Address.

Configurar prioridad
 Configurar prioridad directamente
 SW1#spanning-tree vlan 1 priority 24576
 O indirectamente
 SW1#spanning-tree vlan 1 root primary
 Pone el valor a 24576 o 4096 menor que la
prioridad mas baja detectada.
 SW1#spanning-tree vlan 1 root secondary
 Pone el valor a 28672. Este switch será el root
bridge si el primary root bridge falla.

1 Eleccion del root bridge
 Un switch es iniciado. Este envia tramas BPDUs
conteniendo en BID y el root ID cada 2 segundos.
 Al principio cada switch se identifica a si mismo
como el root bridge.
 Si un switch receive un BPDU con un BID mas bajo
entonces el identificara a este switch con ese BID
como root bridge. El pasara esta informacion en sus
propios BPDUs.
 Eventualmente todos los switches acordaran que el
switch con el menor BID es el root bridge.

Eleccion de root ports
 Cada non-root bridge (Switch) elige un root port
 Este es el puerto con la ruta de mas bajo costo al
root bridge

Encontrar el costo de un link
 El costo default de los puertos depende de la
velocidad del enlace. Establecido por IEEE.
 El Costo puede cambiar a medida que se
desarrolla Ethernet.
Link speed Revised cost Previous cost
10 Gbps 2 1
1 Gbps 4 1
100 Mbps 19 10
10 Mbps 100 100

Cambiando el costo de un link
 SW1(config)#int fa0/1
 SW1(config-if)#spanning-tree cost 25
 SW1(config-if)#end
 SW1(config)#int fa0/1
 SW1(config-if)#no spanning-tree cost
 SW1(config-if)#end

Que pasa si los puertos tienen el mismo costo?
 Se usa el port priority y el port number.
 Por default
F0/1 tiene
128.1
F0/2 tiene
128.2

Configurar port priority
 SW2(config-if)#spanning-tree port-priority 112
 El Rango en los valores de prioridad 0 - 240,
en incrementos de 16.
 El valor default port priority es128.
 El mas bajo valor port priority GANA.
 El Default port priority es 128.
 Los puertos que pierden son apagados.

Pasando informacion de costo
 Cada BPDU incluye el costo de la ruta de
regreso al root bridge.
 The cost es el costo total de todos los links.
 Como un switch recibe una BPDU, actualiza
el costo mediante la adición en el coste del
puerto a través del cual se recibió la BPDU..

Seleccion del designated ports
 En cada segmento, el puerto con ruta de monor
costo al root bridge sera el designated port.

Designated port en costos iguales
 Elige el puerto en el switch con el menor bridge ID.
Aqui Suponemos que es switch B.

Inhabilitar Links redundantes
 Cualquier puerto que no es root port o designated
port es puesto en estado de bloqueo (Blocking)

BPDU
 Los mensajes BPDU son encapsulados en
una trama Ethernet.
 La MAC address de destino es
01:80:C2:00:00:00, la cual es una direccion
de multicast para el spanning-tree group.

Campos BPDU
2 bytes Protocol ID Admin
1 byte Version
1 byte Message type
1 byte Flags
8 bytes Root ID BID and path
information4 bytes Cost of path
8 bytes Bridge ID
2 bytes Port ID
2 bytes Message age Timers
2 bytes Max age
2 bytes Hello time
2 bytes Forward delay

Roles de puertos
 STP hace a los puertos:
 Root ports (forwarding)
 Designated ports (forwarding)
 Non-designated ports (shut down)

Estado de puertos en el
Tradicional STP
 Blocking – recibe y envia tramas BPDU.
 Listening – recibe y envia tramas BPDU.
 Learning – recibe y envia tramas BPDU.
Aprende MAC addresses.
 Forwarding – Full activo, envia data de
usuario.
 Disabled – Apagado administrativamente.
Administratively shut down

Estados y temporizadores
Blocking
Loss of BPDU detected
Max-age = 20 sec
Blocking
When link first
comes up
Listening
Forward delay = 15 sec
Learning
Forward delay = 15 sec
Forwarding
Temporizador
HELLO, 2 seg. para
enviar BPDUs.
Hasta 50 seg.
Desde links rotos
para volver a enviar.

Temporizadores BPDU
 Los temporizadores están optimizados para
una red de 7-switch de diámetro.
 La red tiene tiempo de converger antes que
los switches envíen data de usuario.
 Estos no pueden ser ajustados individual.
 El diametro puede ser ajustado y esto
cambiara todos los temporizadores.(Mejor No)
 spanning-tree vlan 1 root primary diameter 5

Cisco PortFast
 Un puerto de acceso que conduce a una
estación de trabajo no necesita pasar por los
estamos de STP porque no sera apagado.
 PortFast le permite al puerto ir directamente
desde blocking a forwarding.
 Si un switch es conectado mas tarde y el
puerto recive un BPDU entonces puede ir a
blocking y entonces atravezar por los modos.

Verificando spanning tree
Root bridge
This switch

Notificación de cambio de topología (TCN)
 Después que la red converge, el root bridge envía
BPDUs, pero los otros switches no comúnmente
envían BPDUs de regreso.
 Si hay un cambio en la topología, los switch envían
un BPDU especial llamado (TCN) hacia el root
bridge.
 Cada switch que recibe el TCN envía un
acknowledgement y envía un TCN hacia el root
bridge hasta que el root bridge lo recibe.
 El root bridge entonces envía BPDUs con el bit de
cambio de topología (TC).

STP developments
Cisco Propietario
 Per-VLAN spanning
tree protocol (PVST).
 Per-VLAN spanning
tree protocol plus
(PVST+) - supports
IEEE 802.1Q
 Rapid per-VLAN
spanning tree protocol
(rapid PVST+)
IEEE Standards
 Rapid spanning tree
protocol (RSTP) -
 Multiple STP (MSTP) -

PVST+
 Separados STP para cada VLAN

PVST+
 PVST+ Es la configuracion por defecto de
spanning-tree para un switch Catalyst 2960.
 La VLAN necesita ser identificada, por lo que
cada BID tiene 3 campos: priority, extended
system ID, conteniendo el VID, MAC
address.
 El BID originamnelte solo tiene: Priority+MAC

Rapid Spanning Tree Protocol
 Reemplaza a STP pero compatible con el.
 Convergencia mas rapida.
 Misma estructura BPDU, pone 2 en el campo de
version.
 Envia BPDUs cada 2 segundos.
 Diferentes roles de puertos y estados.
 No usa los temporizadores de la misma forma.
 3 BPDUs perdidas es tomado como perdida del
enlace. (6 seconds)

Puerto de borde en RSTP
 Un puerto que nunca sera conectado a un
switch.
 Inmediatamente va a estado forwarding.
 La misma idea de PortFast de Cisco.
 Para Configurar un puerto de borde es como
se muestra abajo.
 spanning-tree portfast
 Un puerto de borde se convierte en un puerto
normal de spanning-tree si recibe un BPDU

Tipos de enlaces (Link types)
 Un enlace operando en full duplex entre 2
switches es considerado como un enlace
point-to-point.
 Un enlace operando en half duplex es
considerado un shared link (Compartido).
 Los puertos en un enlace point-to-point son
habiles para cambiar a estado forwarding
rapidamente.

Estados de Puertos
Operational STP RSTP
Enabled Blocking Discarding
Enabled Listening Discarding
Enabled Learning Learning
Enabled Forwarding Forwarding
Disabled Disabled Discarding

Roles de puertos RSTP
 Root and designated ports como antes.
Puerto alterno
toma lugar si
puerto Des
fallara.

Roles de puertos en RSTP
Puerto de Backup
toma su lugar si “root
port” falla.

Roles de puertos en RSTP
Forwarding
 Root port
 Designated port
 Puerto de borde –
no conectar a
switch
Discarding
 Backup port
 Alternate port
 Ambos estan
apagados pero
listos para trabajar
en cualquier
momento.

Consideraciones de diseño
 El Root bridge debe ser un switch poderoso
en el centro de la red.
 Minimizar el numero de puertos que
necesiten ser apagados por STP.
 Use VTP pruning. (Depuración de VTP)
 Use switches capa 3 en el core (Núcleo).
 Mantenga STP corriendo incluso si no hay
puertos que necesiten ser apagados.

The End

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