ccna3_capitulo5 (presencial)

© 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 1

Protocolo spanning-tree (STP)

Conmutación y conexión inalámbrica de LAN.

Capítulo 5

2© 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public

5.0.1 ObjetivosEn este capítulo aprenderá la forma en que el

protocolo spanning-tree (STP) evita los inconvenientes relacionados con bucles en una

red conmutada redundante• Explicar la función de la redundancia en una red convergente• Resumir la forma en que funciona STP a la hora de eliminar los bucles de capa 2 en una red convergente• Explicar la forma en que el algoritmo de STP utiliza tres pasos para converger en una topología sin bucles• Implementar PVST+ rápido en una LAN para evitar los bucles entre switches.


5.1.1. RedundanciaImplementación de rutas de red alternas mediante el agregado de equipos y cables para mayor disponibilidad

Red redundante convergente que usa el camino de menor costoFalla en una ruta entre acceso y distribución.(S1 a D1)

Toma otra ruta alternativa (S1 a D2 y D2 a C2)Falla en una ruta entre distribución y núcleo.(D1 a C2)

Toma otra ruta alternativa (D1 a C1 y C1 a D4)Falla en un equipo de distribución (D1 ).

Toma otra ruta alternativa (S1 a D2 y D2 a C2)Falla en un equipo de capa núcleo (C2 ).

Toma otra ruta alternativa (D1 a C2 y C1 a D4)


5.1.2.1 Inconvenientes con la redundanciaBucles de capa 2


5.1.2.2 Inconvenientes con la redundanciaTormentas de broadcast


5.1.2.3 Inconvenientes con la redundanciaTramas de unicast duplicadas


5.1.2.3 Inconvenientes reales relacionados con la redundancia

Bucles en el armario de cableado


5.2.1.1 El algoritmo spanning treeTopología STP

STP asegura que exista solo una ruta lógica entre todos los destinos de la red, al bloquear de forma intencional aquellas rutas redundantes que puedan ocasionar un bucle


5.2.1.2 El algoritmo spanning tree

Algoritmo Spanning tree (STA)

El STA designa un único switch como puente raíz y lo utiliza como punto de referencia para todos los cálculos de rutas.Determina los puertos de cada switch que deben configurarse para el bloqueo, y así evitar que se generen bucles.

Puertos raíz: los puertos de switch más cercanos al puente raíz.

Puertos designados: todos los puertos que no son raíz y que aún pueden enviar tráfico a la red.

Puertos no designados: todos los puertos configurados en estado de bloqueo para evitar los bucles


5.2.1.2 El algoritmo spanning treePuente raíz (root bridge)

Un proceso de elección entre todos los switches del dominio de broadcast, determina el switch que se transforma en el puente raíz.

El switch con el menor BID se identifica como el puente raíz


5.2.1.4 El algoritmo spanning treeLas mejores rutas al puente raíz

El costo de una ruta se determina mediante la suma de los costos individuales de los puertos que atraviesa la ruta desde el destino al puente raíz. La mejor ruta será la de menor costo totalLos costos de los puertos predeterminados se definen por la velocidad a la que funcionan los mismos


5.2.1.4 El algoritmo spanning treeConfiguración y verificación del costo del puerto

Configurar el costo del puerto

Verificar el costo del puerto


5.2.2.1 BPDU en STPCampos BPDU

La trama de BPDU contiene 12 campos distintos que se utilizan para transmitir información de prioridad y de ruta que STP necesita para determinar el puente raíz y las rutas al mismo, y los puertos que están reenviado tramas.

Para detalles del proceso BPDU, revise la secuencia de 9 pasos en la página 5.2.2.2 del currículo de cisco CCNA3


5.2.3.1 ID del puente

Campos BID

El ID de puente (BID) se utiliza para determinar el puente raíz de una red. Root bridge es el switch con el menor BID

Decisión basada en la prioridad Decisión basada en la dirección MAC

VLAN


5.2.3.2 ID del puente

Configuración y verificación del BIDMétodo 1: Configuración directa de root bridge y switch de respaldoMétodo 2: Configuración de root bridge basado en la prioridadVerificación del root bridge


5.2.4.1 Funciones de los puertos

Puerto raíz: Es el puerto del switch con el mejor camino hacia el puente raíz. Solo hay un puerto raíz por switch. El puente raíz no tiene puertos raíz.

Puerto no designado: Es el puerto bloqueado por STP para evitar los bucles de capa 2

Puerto designado: Es el puerto que envía tramas a otros switches. En el puente raíz, todos son puertos designados. Solo hay un puerto designado por segmento de red

Puerto deshabilitado: Es un puerto que no funciona en el proceso de STP.



Determinación del Puerto raíz:Cada switch calcula desde todos sus puertos la ruta de menor costo hacia el puente raíz. Ese puerto se lo toma como el puerto raíz.Si hay 2 o más puertos con rutas de igual costo, se escoge por la menor prioridad del puerto personalizada o, a igual prioridad, el menor ID de puerto.

ID del puerto: Prioridad del puerto. Numero de puerto del switch. Ej f0/1 ID:112.1, f0/11 ID:128.11

Configuración de la prioridad del puerto. Por defecto:128


5.2.4.4 Funciones de los puertosDecisiones de las funciones de los puertos

S1 tiene la prioridad de puente menor, por tanto es el puente raízS1 configura sus dos puertos troncales como puertos designadosS2 configura el puerto f0/1 como el puerto raíz (costo=19) S3 configura el puerto f0/1 como el puerto raíz (costo=19)S2 y S3 comparten un segmento. El switch con BID más bajo configurará su puerto como designado S2 y S3 intercambian BPDU. Se determina que S2 tiene menor BID basado en su menor dirección MAC.S3 configura el puerto f0/2 como puerto no designado e ingresa al estado de bloqueo para evitar bucles.S2 configura el puerto f0/2 como puerto designado por tener el BID menor.



Verificación de las funciones y la prioridad de los puertos

Comando: Show spanning-tree


5.2.5.1 Estados de los puertos y temporizadores de espera

Estados de los puertosHay 3 estados estables de los puertos: Deshabilitado: No participa del spanning-tree y no envía tramas. Bloqueo (no designado): No envía tramas. Recibe BPDU. Enviar (designado o raíz): Envía tramas. Recibe y envía BPDU

Hay 2 estados transitorios entre bloqueo y enviar en los puertos: Escuchar: Salió ya de modo bloqueo y participa en la nueva detección de la red. No envía tramas. Recibe y envía BPDU. Aprender: Se prepara para participar en modo enviar. No envía tramas. Recibe y envía BPDU. Llena su tabla MAC



Temporizadores de BPDUHay 3 temporizadores para los cambios de estado de los puertos:



Cambio en los Temporizadores de BPDUSe sugiere no variar los temporizadores de BPDU pues han sido optimizados en esos valores para un diámetro de red de 7.

Si se desea hacer el cambio, es preferible hacerlo indirectamente cambiando el diámetro de la red, con lo que todos variarán de forma directamente proporcional.

En el ejemplo, los valores de los temporizadores se reducirán en proporción 5/7



Tecnología PortFast de CiscoCuando un puerto de un switch configurado con PortFast se establece como puerto de acceso, sufre una transición del estado de bloqueo al de enviar de manera inmediata, saltando los pasos típicos de escuchar y aprender.

Verificar PortFastConfigurar PortFast


5.3.1 Convergencia de STP

Convergencia es el tiempo que le toma a la red determinar el switch que asumirá la función de puente raíz, y las funciones de cada puerto de los switches (raíz, designados y no designados) para evitar los bucles de capa 2.

Pasos de convergencia de STP

Paso 1: Elegir el puente raíz

Paso 2: Elegir los puertos raíz

Paso 3: Elegir los puertos designados y no designados


5.3.2 Paso 1: Elegir un puente raíz

Todos los switches envían BPDU cada 2 segundos, con su BID y el BID del puente raíz hasta el momento, para llegar, al fin, a la determinación del menor valor.de todos Este Switch será el puente raíz.


5.3.3 Paso 2: Elegir los puertos raíz

Todos los switches de un topología spanning-tree, excepto el puente raíz, poseen un único puerto raíz definido. El puerto raíz es el puerto de switch con el menor costo de ruta hacia el puente raíz.Los puertos de switch con costos de ruta hacia la raíz equivalentes, utilizan el valor de prioridad de puerto configurable.


5.3.4 Paso 3: Elegir puertos designados y puertos no designados

Todos los segmentos de una red conmutada sólo pueden contar con un puerto designado. Cuando dos puertos de switch que no son raíz se conectan al mismo segmento de LAN, se lleva a cabo una competencia por las funciones de puertos. El switch con el menor BID gana la competencia y su puerto se configura con la función de designado. El del otro switch se configurará como no designado


5.4.1 Variantes de Cisco y STP


5.4.2 PVST+Cisco desarrolló PVST+ para que una red pueda ejecutar una instancia de STP para cada VLAN de la red. Con PVST+ puede bloquearse más de un enlace troncal en una VLAN y puede implementarse la carga compartida

Todo lo aprendido del protocolo STP estándar, funciona igual en PVST+ pero en cada VLAN de la red. Para esto, se cambió el ID del puente para incorporar el VLAN ID (VID) de 12 bits.


5.4.3 RSTPRSTP (IEEE 802.1w) es una evolución del estándar STP (IEEE 802.1D). La mayoría de los parámetros no se modifican. RSTP define los estados de puertos como de descarte, aprender o enviar. No posee el estado de bloqueoRSTP puede lograr una convergencia mucho más rápida en una red, a veces sólo en unos pocos cientos de milisegundos


5.4.4 Puertos de extremo en RSTPUn puerto de extremo en RSTP es un puerto de switch que nunca se conecta con otro dispositivo de switch. Sufre la transición al estado de enviar de manera inmediata cuando se encuentra habilitado. El concepto de puerto de extremo es muy conocido entre los usuarios de spanning-tree de Cisco, ya que corresponde a la función de PortFast ya estudiada anteriormente.


5.4.5 Tipos de enlace en RSTPEl tipo de enlace puede predeterminar la función activa que cumple el puerto mientras espera por la transición inmediata al estado de enviar si se satisfacen ciertas condiciones.

Los puertos que no son de extremo se categorizan en dos tipos de enlaces, punto a punto y compartido.

Los puertos de extremo, equivalentes a los puertos con PortFast habilitado y los enlaces punto a punto son los candidatos para la transición rápida al estado de enviar.


5.4.6 Estados y funciones de los puertos en RSTP

RSTP proporciona una convergencia rápida después de una falla o durante el restablecimiento de un switch, puerto de switch o enlace..

RSTP agiliza el proceso de recálculo de forma significativa. La transición rápida al estado de enviar sólo puede lograrse en los puertos de extremo y en los enlaces punto a punto

Estado de puertos en STP y RSTP

Operativo STP RSTP

Habilitado Bloqueo Descarte

Habilitado Escuchar Descarte

Habilitado Aprender Aprender

Habilitado Enviar Enviar

Deshabiltado Deshabiltado Descarte


5.4.9.5 Actividades de autoevaluación

Ejecute las 2 actividades de la página 5.4.9.5 para hacer una autoevaluación de los conceptos aprendidos en esta sección


5.4.7 Configuración de PVST+ rápidoEl switch Cisco 2960 admite PVST+, PVST+ rápido y MSTP, pero sólo una versión puede permanecer activa para todas las VLAN en todo momento.S1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst S1(config)#spanning-tree extend system-id S1(config)#spanning-tree vlan 1 priority 24576 S1(config)#spanning-tree vlan 10 priority 4096 S1(config)#sp anning-tree vlan 20 priority 28672 S1(config)#interface f0/2 S1(config-if)#spanning-tree link-type point-to-point S1(config-if)#end S1#clear spanning-tree detected-protocols


5.4.8 Diseño de STP para evitar problemasMantenga STP incluso si no es necesario.

> No deshabilite STP. > STP no es muy exigente para el procesador. > Las pocas BPDU enviadas a cada enlace no reducen el ancho de banda. > Pero una red de puentes sin STP puede dejar de funcionar en una fracción de segundo.

Mantenga el tráfico fuera de la VLAN administrativa

> Una tasa alta de tráfico de broadcast o multicast en la VLAN administrativa produce un efecto adverso sobre la capacidad de la CPU para procesar los BPDU vitales > Mantenga el tráfico de usuario fuera de la VLAN administrativa.

No permita que una única VLAN se expanda por toda la red.

> La VLAN1sirve como VLAN administrativa, donde todos los switches son accesibles en la misma subred IP. > Un bucle de puenteo en la VLAN1 afecta a todos los enlaces troncales y la red puede dejar de funcionar. > Segmente los dominios de puenteo mediante los switches de alta velocidad de la Capa 3.


5.4.9.2 Resolución de problemas de funcionamiento de STP

Antes de llevar a cabo la resolución de problemas de un bucle de puenteo, debe conocer al menos estos factores:

•Topología de la red de puentes•Ubicación del puente raíz•Ubicación de los puertos bloqueados y de los enlaces redundantes



Falla del switch o del enlace



Error de configuración de PortFast


5.4.9.4 Resolución de problemas de funcionamiento de STPInconvenientes relacionados con el diámetro de la red


5.6.1 Resumen

ccna3_capitulo5 (presencial)

Documents