PDF de programación - Spanning Tree Protocol - Agregación de enlaces

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Spanning Tree Protocol
Agregación de enlaces

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Redes

4º Ingeniería Informática


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Temario

Introducción a las redes

1. 
2.  Tecnologías para redes de área local
3.  Conmutación de circuitos
4.  Tecnologías para redes de área extensa y última

milla

5.  Encaminamiento
6.  Arquitectura de conmutadores de paquetes
7.  Control de acceso al medio
8.  Transporte extremo a extremo


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Contenido

•  Ciclos en topologías Ethernet

– Spanning Tree Protocol
– Rapid Spanning Tree Protocol
– VLANs y RSTP

•  Agregación de enlaces
•  Power over Ethernet

Caminos alternativos

•  Ofrecerían la posibilidad de:

–  Balanceo de carga
–  Reconfiguración ante fallos

•  Requiere tomar decisiones de encaminamiento


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Caminos alternativos

•  El host A envía una trama al host B


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A

Switch1

If

MAC

E0

E1

Switch2
MAC

If

E0

E1

B

Caminos alternativos

•  Switch1 y Switch2 aprenden la localización

del host A


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Switch1

If

E0

MAC

A

A

E0

E1

Switch2
MAC

A

If

E0

E0

E1

B

Caminos alternativos

•  Los conmutadores no conocen al destino
•  Reenvían por todos los puertos menos por donde

recibieron


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A

A

E0

E1

Switch2
MAC

A

If

E0

E0

E1

B

Caminos alternativos

•  Host B recibe la trama
•  Switch2 recibe la trama que envió Switch1
•  Switch1 recibe la trama que envió Switch2


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E0

MAC

A

A

E0

E1

Switch2
MAC

A

If

E0

E0

E1

B

Caminos alternativos

•  Aprenden una nueva ubicación del host A


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Switch1

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E1

MAC

A

A

E0

E1

Switch2
MAC

A

If

E1

E0

E1

B

Caminos alternativos

•  Aprenden una nueva ubicación del host A
•  Y reenvían por todos los puertos menos por donde

recibieron la trama


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A

A

E0

E1

Switch2
MAC

A

If

E1

E0

E1

B

Caminos alternativos

•  Y se repite…
•  No hay TTL en la trama Ethernet
•  Además todos los hosts la deberían procesar


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Switch1

If

E1

MAC

A

A

E0

E1

Switch2
MAC

A

If

E1

E0

E1

B

Ejercicio

•  PC envía trama de broadcast


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Spanning-Tree Protocol (STP)

•  Calcula una topología libre de ciclos
•  A partir del grafo de la topología crea un árbol
•  Desactiva los enlaces sobrantes
• 

IEEE 802.1D

Puente 2

Puente 1

Puente 3

Puente 4

Puente 1

Radia Perlman (1983)

Puente 2

Puente 4

Puente 3

Spanning-Tree Protocol (STP)



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BPDUs
•  Bridge Protocol Data Units
•  Enviadas periódicamente por los puentes
•  Destino 01:80:C2:00:00:00 (Bridge Group Address)
•  No son reenviadas
•  BID = Bridge ID
• 

Información importante:

MAC

Prio.

2 Bytes

6 Bytes

Root BID

Root Path Cost

Sender BID

Port ID


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Spanning-Tree Protocol (STP)
Selección de un Root Bridge (Root War !!!)
•  Raíz para el árbol
•  A partir de un valor de prioridad y una MAC del

puente
–  Vienen en las BPDU
–  Puente de prioridad más baja (def. 0x8000)
–  MAC más baja en caso de empate

Puente 2

Puente 1

Puente 3

Puente 4

Spanning-Tree Protocol (STP)

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Path Cost
•  Asociado a cada LAN
•  Según la velocidad
•  Originalmente 1000 / Velocidad(Mbps)
•  802.1D-2004 :

•  Se va agregando en un camino creando el Root Path Cost


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Spanning-Tree Protocol (STP)

BPDUs
•  Se pueden “comparar” entre si y decidir si una BPDU recibida

por un puerto es “mejor” que otra
“Mejor” en el sentido de “mejor” camino a la raíz

• 
•  Relacionado con el “coste” hasta la raíz y ocasionalmente con

el puerto por el que se recibió
Incluye dependencia con la velocidad de los tramos

• 

Puente 2

Puente 1

Puente 3

Puente 4


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Spanning-Tree Protocol (STP)

Root Port
•  Puerto con menor Root Path Cost
•  Puente raíz es el único sin un puerto raíz

Puente 2

R

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Puente 4

Puente 1

Puente 3
R

Spanning-Tree Protocol (STP)

Designated Port
•  Del puente conectado a una LAN con mejor camino

hasta la raíz

•  Uno por segmento


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Puente 1

Puente 3
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Puente 4

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Spanning-Tree Protocol (STP)


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Blocked Port
•  No aprenden MACs ni reenvían tramas
•  Se aceptan BPDUs
•  Es un puerto alternativo o de

backup

•  Todos aquellos que ni son

Root ni Designated

Puente 1

Puente 2

Puente 4

Puente 3

Puente 2

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Puente 1

Puente 3
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Puente 4

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Spanning-Tree Protocol (STP)

Cambios en la topología
•  Ante un fallo (…)
•  Recalcular árbol (…)

Puente 1

Puente 2

Puente 4

Puente 3

Puente 2

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Puente 1

Puente 3
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Puente 4

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Spanning-Tree Protocol (STP)

Cambios en la topología
•  Ante un fallo (…)
•  Recalcular árbol (…)
•  Tiempo de convergencia:

30-60 segs

Puente 1

Puente 2

Puente 4

Puente 3

Puente 2

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Puente 1

Puente 3
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Puente 4

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Spanning-Tree Protocol (STP)

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Selección del puente raíz
•  Por defecto todos la misma prioridad
•  Gana el de dirección MAC más baja
•  Primeros 3 bytes de la MAC son el OUI
•  ¡ Luego el ganador depende del fabricante !
•  Cuidado pues puede ser el conmutador más lento
•  Selección manual con el campo de prioridad

Puente 2

Puente 1

Puente 3

Puente 4

Prio.

MAC

2 Bytes

6 Bytes


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RSTP
Rapid Spanning-Tree Protocol
• 
IEEE 802.1w
•  STP obsoleto
•  RSTP en 802.1D-2004
•  Tiempos de convergencia de 2-3 segs
•  Tres estados posibles para un puerto: Discarding, Learning y

Forwarding

STP Port
State
Disabled
Blocking
Listening
Learning
Forwarding Forwarding

RSTP Port
State
Discarding
Discarding
Discarding
Learning

Included in active
topology?
No
No
Yes
Yes
Yes

Learning MAC
addresses?

No
No
No
Yes
Yes

RSTP

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Alternate

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Backup


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Port Roles:
•  Root y Designated (sin cambios)
•  Alternate y Backup:

–  Corresponden a lo que antes eran blocked port
–  Backup es todo puerto que no es ni Root ni Designated y el puente es

Designated para esa LAN (si no, es Alternate)

–  Un Alternate port da un camino alternativo hacia el root frente al puerto que

se tiene como Root

–  Backup port da un camino alternativo pero siguiendo el mismo camino que

el Root port

–  Backup port solo existe donde haya 2+ enlaces de un puente a una LAN
–  Alternate está bloqueado porque se han recibido BPDUs mejores (menor

coste) de otro switch en el mismo segmento

–  Backup está bloqueado porque se han recibido BPDUs mejores del mismo

switch en el mismo segmento

RSTP

•  Evita loops temporales cuando se producen fallos o


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retirada de equipos
•  No protege ante
mediante repetidores

loops

temporales

formados

•  Se pueden configurar puertos como edge para que

pasen inmediatamente al estado forwarding

•  Pueden coexistir en

implementen STP y RSTP

la LAN puentes que

VLANs y Spanning Trees

Solución básica:

–  Un ST común a todas las VLANs (1 sola topología lógica, cómputo barato)
–  CST = Common Spanning Tree


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MSTP

–  MSTP = Multiple Spanning Tree Protocol (modificación 802.1s a 802.1Q)
–  Un ST por grupo de VLANs (que puede ser de una)
–  Una topología lógica por VLAN o por grupo de VLANs
–  Para cada grupo se pueden cambiar parámetros de ST, por ejemplo la

prioridad para cambiar el Root Bridge

–  Ejemplo: topología física con solo 2 posibles topologías lógicas, si se tienen

N VLANs (N>2) no es rentable calcular N STs

Topología lógica 1

Root

Topología lógica 2

Root

Link Aggregation

•  IEEE 802.3ad
•  Ahora 802.1AX


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Link Aggregation

•  Tipos de a