PDF de programación - Spanning Tree Protocol

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Spanning Tree Protocol

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es



Redes

4º Ingeniería Informática


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Temario

Introducción a las redes

1. 
2.  Encaminamiento
3.  Transporte extremo a extremo
4.  Arquitectura de conmutadores de paquetes
5.  Tecnologías para redes de área local
6.  Tecnologías para redes de área extensa y última

milla

7.  Conmutación de circuitos

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

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Switch2
MAC

If

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B

Caminos alternativos

•  Switch1 y Switch2 aprenden la localización

del host A


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Switch1

If

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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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Switch1

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A

A

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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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Switch1

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MAC

A

A

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Switch2
MAC

A

If

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E0

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Caminos alternativos

•  Aprenden una nueva ubicación del host A


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Switch1

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MAC

A

A

E0

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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

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E1

Switch2
MAC

A

If

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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
•  No es un primer paso sino que para cualquier BPDU que se

recibe se decide si anuncia mejor root

•  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

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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 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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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
R

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

RSTP
Rapid Spanning-Tree Protocol
• 
IEEE 802.1w
•  STP obsoleto
•  RSTP en 802.1D-2004
•  Tiempos de convergencia de 2-3 segs


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RSTP

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Alternate

R

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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


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RSTP

•  Evita loops temporales cuando se producen fallos o

•  No protege ante loops temporales formados

retirada de equipos

mediante repetidores

•  Se pueden configurar puertos como edge para que

pasen inmediatamente al estado forwarding

•  Pueden coexistir en la LAN puentes que

implementen STP y RSTP

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

Resumen


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•  Topologías con redundancia ante fallos
•  Proceso de elección de raíz
•  Costes en los enlaces ajustables
•  VLANs con árboles independientes o

comunes

•  Posibilidad de repartir carga por

caminos redundantes con VLANs