Capitulo 5 STP

La convergencia es el tiempo que le toma a la red determinar el switch que asumir la funcin del puente raz, atravesar todos los otros estados de puerto y configurar todos los puertos de switch en sus funciones de puertos finales de spanning-tree, donde se eliminan todos los posibles bucles.

El puente raz es la base para todos los clculos de costos de ruta de spanning-tree y en definitiva conduce a la asignacin de las distintas funciones de puertos utilizadas para evitar la generacin de bucles.

La eleccin de un puente raz se genera despus de que el switch ha finalizado el proceso de arranque o cuando se detecta una falla en alguna ruta de la red. Como los puertos de switch se encuentran en estado de bloqueo, an pueden enviar y recibir tramas de BPDU, de manera que pueda continuar la eleccin de la raz del spanning-tree. Spanning tree admite un dimetro de red mximo de 7 siete saltos de switch de extremo a extremo. Esto permite que todo el proceso de eleccin del puente raz suceda en 14 segundos, que es menor que el tiempo que el puerto de switch permanece en estado de bloqueo. Inmediatamente despus de que los switches finalizan el proceso de arranque, comienzan a enviar tramas de BPDU publicando sus BID, en un intento de convertirse en el puente raz.

La saturacin de las tramas de BPDU en la red tiene el campo de ID en coincidencia con campo BID, lo que indica que cada switch se considera a s mismo el puente raz. Estas tramas de BPDU se envan cada 2 segundos en base al valor predeterminado del temporizador de saludo. A medida que los switches reciben las tramas de BPDU de sus switches vecinos, comparan el ID de raz de la trama de BPDU recibida con el ID de raz configurado localmente. Si el ID de raz de la trama de BPDU recibida es menor que el propio, el campo ID de raz se actualiza y se indica el nuevo mejor candidato para la funcin de puente raz.

Aunque el proceso de eleccin del puente raz finaliza, los switches continan enviando sus tramas de BPDU y publicando el ID de raz del puente raz cada 2 segundos Cada switch se configura con un temporizador de antigedad mxima que determina la cantidad de tiempo que el switch mantiene la configuracin de BPDU actual en el caso de que deje de recibir las actualizaciones de los switches vecinos Si un switch no puede recibir 10 tramas de BPDU consecutivas de uno de sus vecinos, asume que ha fallado una ruta lgica del spanning tree y que la informacin de la BPDU ya no es vlida. Esto provoca otra eleccin de puente raz de spanning-tree.

Cuando finaliza la eleccin del puente raz, se puede verificar la identidad del mismo a travs del comando show spanning-tree en modo EXEC privilegiado

Todos los switches de una topologa spanning-tree, excepto el puente raz, poseen un nico puerto raz definido. El puerto raz es el puerto de switch con el menor costo de ruta hacia el puente raz. Los puertos de switch con costos de ruta hacia la raz equivalentes utilizan el valor de prioridad de puerto configurable. Utilizan el ID de puerto para tomar la decisin. Cuando un switch elige un puerto de igual costo de puerto que el raz por sobre otro, el puerto que no es elegido se configura como no designado para evitar un bucle.

El proceso de determinar el puerto que se convierte en puerto raz se produce durante el intercambio de BPDU en la eleccin del puente raz. Los costos de ruta se actualizan de forma inmediata cuando llegan las tramas de BPDU, lo que indica la presencia de un nuevo ID de raz o ruta redundante

Los costos de ruta se actualizan de forma inmediata cuando llegan las tramas de BPDU, lo que indica la presencia de un nuevo ID de raz o ruta redundante. En el momento en que se actualiza el costo, el switch ingresa en el modo de decisin para determinar si las configuraciones de los puertos deben actualizarse

Las decisiones sobre las funciones de puertos no esperan hasta que todos los switches establezcan cul ser el puente raz definitivo. En consecuencia, la funcin de puerto para un puerto de switch determinado puede cambiar varias veces durante la convergencia, hasta que finalmente se establece en su funcin de puerto definitiva despus de que el ID de raz cambia por ltima vez.

Cuando finaliza la eleccin del puente raz, se puede verificar la configuracin de los puertos raz a travs del comando show spanning-tree en modo EXEC privilegiado.

Despus de que el switch determina qu puerto es el raz, los puertos restantes deben configurarse como puerto designado (DP) o puerto no designado (no DP) para finalizar la creacin del spanning tree lgico sin bucles. Cuando dos puertos de switch que no son raz se conectan al mismo segmento de LAN, se lleva a cabo una competencia por las funciones de puertos. Los dos switches intercambian tramas de BPDU para decidir cul de los puertos se establece como designado y cul como no designado. En general, cuando un puerto de switch se configura como designado, se basa en el BID El switch con el menor BID gana la competencia y su puerto se configura con la funcin de designado. El switch restante configura su puerto de switch como no designado y, por lo tanto, en el estado de bloqueo para evitar la generacin de bucles.

El proceso completo de seleccionar el puente raz, determinar los puertos raz y los puertos designados y no designados se lleva a cabo dentro de los 20 segundos que transcurren durante el estado de bloqueo. Este tiempo de convergencia se basa en el temporizador de saludo de 2 segundos para las transmisiones de tramas de BPDU y el dimetro de siete switches que admite STP.

Se puede verificar la configuracin de los puertos designados y no designados mediante el comando show spanning-tree en modo EXEC privilegiado.

Un switch considera que ha detectado un cambio en la topologa cuando un puerto que enva se desactiva (se bloquea, por ejemplo) o cuando un puerto cambia al estado de enviar y el switch cuenta con un puerto designado. Cuando STP funciona de forma normal, el switch contina recibiendo tramas de BPDU de configuracin desde el puente raz en su puerto raz. Sin embargo, nunca enva una BPDU hacia el puente raz. Para lograr esto se introduce una BPDU especial denominada notificacin de cambio en la topologa (TCN).

La TCN es una BPDU muy simple que no contiene informacin y se enva durante el intervalo de tiempo de saludo.

El switch receptor se denomina puente designado y realiza el acuse de recibo de la TCN mediante el envo inmediato de una BPDU normal con el bit de acuse de recibo de cambio en la topologa (TCA). Este intercambio contina hasta que el puente raz responde.

Una vez que el puente raz advierte que se ha producido un evento de cambio en la topologa en la red, comienza a enviar sus BPDU de configuracin con el bit de cambio de topologa (TC) establecido. Todos los switches advierten el cambio de topologa y pueden reducir su tiempo de expiracin al retraso de envo. Los switches reciben las BPDU de cambio de topologa tanto en los puertos en estado de enviar como de bloqueo.

Cisco desarroll PVST+ para que una red pueda ejecutar una instancia de STP para cada VLAN de la red. Con PVST+ puede bloquearse ms de un enlace troncal en una VLAN y puede implementarse la carga compartidaImplementar PVST+ implica que todos los switches de la red se comprometan con la convergencia de la red y los puertos de switch deben ajustarse al ancho de banda adicional utilizado para cada instancia de PVST+ a fin de poder enviar sus propias BPDU.

Para admitir PVST+, el campo BID de 8 bytes se modifica para transportar un ID de VLAN (VID). Prioridad de puente: un campo de 4 bits contiene la prioridad de puente. Debido a la cantidad de bits limitados, la prioridad se transporta en valores discretos en incrementos de 4096 en lugar de valores discretos con incrementos de 1, como sera si se dispusiera del campo de 16 bits. ID de sistema extendido: un campo de 12 bits que contiene el VID para PVST+. Direccin MAC: un campo de 6 bytes con la direccin MAC de un solo switch.

El objetivo es configurar S3 como puente raz para la VLAN 20 y S1 como puente raz para la VLAN 10. El puerto F0/3 de S2 es el puerto en estado de enviar para la VLAN 20 y el puerto en estado de bloqueo para la VLAN 10. El puerto F0/2 de S2 es el puerto en estado de enviar para la VLAN 10 y el puerto en estado de bloqueo para la VLAN 20

RSTP (802.1w) utiliza BPDU tipo 2, versin 2, de manera que un puente en RSTP puede comunicar a 802.1D en cualquier enlace compartido o con cualquier switch que ejecute 802.1D. RSTP enva BPDU y completa el byte sealizador de una manera ligeramente distinta que en 802.1D:

La informacin de protocolo puede expirar de forma inmediata en un puerto si no se reciben saludos durante tres tiempos de saludo consecutivos, 6 segundos de manera predeterminada, o si expira el temporizador de antigedad mxima.

Debido a que las BPDU se utilizan como un mecanismo de actividad, tres BPDU perdidas de forma consecutiva indican la prdida de la conectividad entre un puente y su raz vecino o puente designado. La rpida expiracin de la informacin permite que las fallas se detecten muy rpidamente.

Un puerto de extremo en RSTP es un puerto de switch que nunca se conecta con otro dispositivo de switch. Sufre la transicin al estado de enviar de manera inmediata cuando se encuentra habilitado. La implementacin de RSTP de Cisco mantiene la palabra clave PortFast mediante el comando spanning-tree portfast para la configuracin del puerto de extremo.

La configuracin de un puerto de extremo para que se conecte a otro switch puede tener implicancias negativas para RSTP cuando se encuentra en estado sincronizado, ya que puede generarse un bucle temporal, lo que posiblemente provocar una demora en la convergencia de RSTP debido a la contencin de BPDU con el trfico de bucles.

El tipo de enlace proporciona una categorizacin para cada puerto que participa de RSTP. El tipo de enlace puede predeterminar la funcin activa que cumple el puerto mientras espera por la transicin inmediata al estado de enviar si se satisfacen ciertas condiciones. Antes de considerar el parmetro tipo de enlace, RSTP debe determinar la funcin del puerto. Los puertos raz no utilizan el parmetro tipo de enlace. Los puertos raz son capaces de realizar una transicin rpida al estado de enviar siempre que el puerto se encuentre sincronizado. Los puertos alternativos y de respaldo no utilizan el parmetro tipo de enlace en la mayora de los casos. Los puertos designados son los que ms utilizan el parmetro tipo de enlace. La transicin rpida al estado de enviar para el puerto designado se produce slo si el parmetro tipo de enlace indica un enlace punto a punto.

La funcin del puerto define el objetivo principal de un puerto de switch y la forma en que gestiona las tramas de datos. Las funciones y los estados de los puertos pueden experimentar transiciones de forma independiente. La creacin de funciones de puertos adicionales permite que RSTP defina un puerto de switch de reserva antes de una falla o un cambio de topologa.

Admite spanning tree para cada VLAN y es la variante rpida de STP para utilizar en redes de Cisco.

Los comandos de PVST+ rpido controlan la configuracin de las instancias de spanningtree en una VLAN. Una instancia de spanning-tree se genera cuando se asigna una interfaz a una VLAN y se elimina cuando la ltima interfaz se traslada a otra VLAN