Topologias Reduntantes com o STP

Transcrição

1 Topologias Reduntantes com o STP Daniel Gurgel CCNP CCDP CCIP RHCE gurgel@secrel.net.br

2 Topologias Redundântes Uma topologia redundante elimina pontos de falha. Topologias redundantes causam tempestades de broadcast, várias cópias dos frames e problemas de instabilidade de tabela de endereços MAC.

3 Broadcast de Frames Estação D envia um broadcast frame. O broadcast é enviado para todas as portas, exceto a porta de origem.

4 Broadcast Storms Host X envia um broadcast. Switches continuam a propagar o broadcast cada vez mais e mais.

5 Multiplas Cópias do Frame Host X envia um frame unicast para o roteador Y. Os switches não conhecem o MAC do roteador Y. Roteador Y receberá duas cópias do mesmo frame.

6 Instabilidade da tabela MAC Host X envia um frame unicast para o roteador Y. Os switches não conhecem o MAC do roteador Y. Switches A e B aprendem o endereço MAC do host X na porta 1. O frame para o roteador Y é encaminhado para todas as portas. Switches A e B aprendem de forme errada o endereço MAC do host X na porta 2.

7 Resolvendo Loops com o STP Fornece uma topologia de rede redundante, sem loop, colocando determinadas portas no estado de bloqueio Publicado a especificação no IEEE 802.1D Implementação melhorada com o Cisco PVST+

8 Spanning-Tree Uma root-bridge por domínio de broadcast. Uma root-port por não-root-bridge Uma porta designada em cada segmento (anunciam BPDUs). Portas não designadas não são usadas

9 Custos do Spanning-Tree Velocidade Custo (Nova específicação IEEE) Custo (Específicação antiga IEEE) 10 Gb/s Gb/s Mb/s Mb/s O custo da root brigde é 0 (zero). O custo é simplesmente um número inteiro atribuído a uma interface com a finalidade de fornecer uma medida objetiva.

10 Alterando os Custos do Spanning-Tree (config-if)# spanning-tree port-priority <valor> <0-192> port priority in increments of 64 (config-if)# spanning-tree vlan <id> port-priority OU Faz o switch enviar BPDUs superiores por uma porta específica. O id de vlans pode ser configurado conforme o exemplo: 1,3-5,7,9-11

11 Alterando os Custos do Spanning-Tree S11(config-if)# spanning-tree cost <custo> < > port path cost OU S11(config-if)# spanning-tree vlan <id> cost <custo> < > Change an interface's per VLAN STP path cost Altera o custo de saída de uma interface ou vlan. O id de vlans pode ser configurado conforme o exemplo: 1,3-5,7,9-11

12 Alterando os Custos do Spanning-Tree S11# show spanning-tree interface e1/1 detail Port 34 (Ethernet1/1) of VLAN0001 is root forwarding Port path cost 100, Port priority 128, Port Identifier Designated root has priority 32769, address aabb.cc Designated bridge has priority 32769, address aabb.cc00.0a00 Designated port id is 64.34, designated path cost 100 Timers: message age 2, forward delay 0, hold 0 Number of transitions to forwarding state: 1 Link type is shared by default BPDU: sent 2, received 242 Verifica a prioridade da porta local e recebida pelo porta designada

13 Alterando os Custos do Spanning-Tree Switch# show spanning-tree vlan 1 <Output omited> Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type Fa0/1 Desg FWD P2p Fa0/2 Desg FWD P2p Verifica os custos de saída do switch local e a prioridade da porta.

14 Eleição da Root Bridge BPDU (default = enviadas a cada 2 segundos) Root bridge = bridge com o menor Bridge ID Bridge ID = Bridge Priority MAC Address

15 Eleição da Root Bridge Por padrão, o switch com o menor endereço MAC será a root bridge (Prioridade padrão de todos os switches é ou 8000 em hexadecimal). Um switch quando recebe um Hello (BPDU) com um Bridge ID Melhor (menor), ele para de se anunciar como ROOT e começa a encaminhar o Hello Superior. Somente a Root Bridge envia Hellos no STP. Havendo empate no custo das portas designadas, o critério de desempate será o que tiver menor Bridge ID (ID+MAC), havendo ainda empate, o switch irá escolher o menor interface ID (quando uma ou mais interfaces estão conectadas ao mesmo segmento).

16 BPDU - Bridge Protocol Data Unit BPDU são as mensagens trocadas entre os switches. Eles são usados para identificar loops na rede, bem como ajudar a impedi-los. Dois tipos de BPDU estão disponível: Topology Change (TC): Quando um switch inicia o processo de eleição, ele utiliza uma BPDU de configuração (root bridge). Topology Change Notification (TCN): Quando uma alteração (TC) na topologia acontece, o switch envia uma BPDU de Notificação de Topologia para a root bridge para que ocorra a convergência.

17 Estados das Portas no Spanning-Tree O Spanning-tree faz a interface ter vários estados diferentes: Estado da Porta Tempo Ação Blocking Max Age (20 seg) Recebe BPDUs, mas não encaminha Listening Learning Forward Delay (15 seg) Forward Delay (15 seg) Forwarding - Recebe BPDUs para criar caminhos até a root bridge Recebe e transmite BPDUs, criação da tabela MAC Encaminha Frames, aprende MAC, recebe e transmite BPDUs Hello é o anúncio de BPDUs criados pela root bridge O padrão é 2 segundos Usando os tempos padrão do STP, o tempo que a porta leva para ir do Estado de bloqueio para o Estado de encaminhamento é 50 segundos ( ).

18 Estados das Portas no Spanning-Tree Estado da Porta Encaminha Frames? Aprende MAC Address? Estato Blocking Não Não Estável Listening Não Não Transitório Learning Não Sim Transitório Forwarding Sim Sim Estável Após o não recebimento de Hellos/BPDUs o processo se inicia, com o switch esperando o Max Age antes de tentar alterar a topologia STP. Convergência é a mudança de estado de toda a rede após a detecção de um evento ou falha.

19 Exemplo de Operação com o Spanning-Tree

20 Spanning-Tree - Recálculo Após o não recebimento de Hellos/BPDUs o processo se inicia, com o switch esperando o Max Age antes de tentar alterar a topologia STP. Convergência é a mudança de estado de toda a rede após a detecção de um evento ou falha.

21 Per VLAN Spanning Tree Plus PVSTP é a versão proprietária do STP que permite que dispositivos interoperem com o PVST e CST (Common Spanning Tree). Em redes onde o PVST e CST coexistem, ocorrem problemas de interoperabilidade porque cada um exige um método diferente de Trunk (802.1q e ISL). O PVST+ é baseado no padrão IEEE802.1D e inclui extensões proprietárias da Cisco, como BackboneFast, UplinkFast e PortFast. Possui a mesmas funcionalidades do PVST, com as especificações do 802.1Q, porém, suportado apenas em equipamentos Cisco.

22 PVST+ Extend Bridge ID Bridge ID sem o system ID estendido Bridge ID estendido com o system ID System ID = VLAN

23 Per VLAN Spanning Tree Plus

24 PortFast O PortFast é configurado nas portas de acesso, NÃO em portas trunk

25 Configurando e Verificando o PortFast SwitchX(config-if)# spanning-tree portfast Configure o PortFast na interface OU SwitchX(config)# spanning-tree portfast default Habilita o PortFast em todas as portas em mode access SwitchX# show running-config interface interface Verifica se o PortFast está configurado na interface

26 Recursos Adicionais do PVSTP+ BPDU Guard: Desabilita uma interface (normalmente uma porta de acesso), caso uma BPDU sejá recebida. SwitchX(config-if)# spanning-tree bpduguard [ enable disable ] Habilita o BPDU Guard na interface Root Guard: Bloqueia (root-inconsistent STP state) a interface quando um switch malcriado tenta se tornar a root bridge. SwitchX(config-if)# spanning-tree guard root Habilita o BPDU Guard na interface

27 Configurando a Root Bridge e a Bridge Secundária

28 Root Bridge e a Bridge Secundária: Switch A SwitchA(config)# spanning-tree vlan 1 root primary Configura o switch para ser a root para VLAN1 SwitchA(config)# spanning-tree vlan 2 root secondary O comando configura o switch para ser uma root secondária para VLAN 2 OU SwitchA(config)# spanning-tree vlan id priority priority Configura estáticamente a prioridade (incrementos de 4096)

29 Root Bridge e a Bridge Secundária: Switch B SwitchB(config)# spanning-tree vlan 2 root primary O comando força o switch a ser root bridge para VLAN 2 SwitchB(config)# spanning-tree vlan 1 root secondary Configura o switch para ser um root secundário da VLAN 1 OU SwitchB(config)# spanning-tree vlan id priority priority Configura estáticamente a prioridade (incrementos de 4096)

30 RSTP 802.1w Idem ao PVSTP+, mas funcionando em Rapid STP (IEEE 802.1w). Regra RSTP Definição Root Port O mesmo que a Root Port no 802.1d Designated Port O mesmo que a Porta Designada no 802.1d Alternate Port Backup Port O mesmo conceito de Uplink Fast, root port alternativa. O mesmo que um backup para a Designed Port no mesmo segmento. A maioria dos parâmetros não foram alterados e o mesmo fornece compatibilidade com o Spanning-Tree Original (802.1D). Os recursos adicionais são proprietários.

31 RSTP 802.1w - Funções das Portas Existe ainda o estado Disabling, ou seja, administrativamente em shutdown.

32 RSTP 802.1w - Funções das Portas Alternate: Porta alternativa com a função de Root Port, caso haja uma queda, o RTSP habilita a interface imediatamente. Também visto como uma interface que não recebe BPDUS tão boas. Backup: Dois links no mesmo domínio de colisão/segmento, uma interface fica como Designed Port (Encaminhando) e a outra na função de Backup (Discarding). SW2 envia BPDUs pela DP e recebe o mesmo BPDU pela porta Backup, ou seja, possui uma conexão extra. Se a DP falhar, a interface de Backup passa para o estado de Aprendizado (Learning) e depois para Encaminhamento (Forwarding).

33 RSTP 802.1w - Estados das Portas Estado Administrativo Estado 802.1d Estado 802.1w Encaminha Frames Disabled Disabled Discarding Não Enabled Blocking Discarding Não Enabled Listening Discarding Não Enabled Learning Learning Não, apenas aprende Enabled Forwarding Forwarding Sim

34 RSTP 802.1w Max Age: 3 x Hello = 6 segundos, de acordo com o padrão Apenas 3 estados: Discarding, Learning, Forwarding O estado Listening foi removido e o switch entra em estado Forwarding imediatamente após receber BPDUs. Tempo de convergência geralmente menor do que 10 segundos, e em alguns casos, entre 1 ou 2 segundos. RSTP caracteriza os tipos de conectividade física na LAN em 03 diferentes tipos: Tipo link Ponto-a-Ponto Tipo link Compartilhado (HUBS/Shared) Tipo Edge

35 RSTP 802.1w

36 Tipos de Link - RSTP 802.1w O tipo de link determina o papel ativo que a porta desempenha para transitar rapidamente para o estado forwarding. RSTP imediatamente coloca uma porta tipo P2P/Edge (Full Duplex) em Forwarding (PortFast).

37 Tipos de Link - RSTP 802.1w Link shared são conexões entre HUBS operam em half duplex. RSTP não faz distinção entre links ponto-a-ponto e links compartilhados

38 RSTP 802.1w - Guia de Configuração 1. Habilite o PVRST+. 2. Designar e configurar um switch para ser a root bridge. 3. Designar e configurar um switch para ser a root bridge secundária. 4. Verificar a configuração

39 RSTP 802.1w - Comandos SwitchX(config)# spanning-tree mode rapid-pvst Configura PVRST+ SwitchX# show spanning-tree vlan vlan-id [detail] Verifica a configuração do spanning-tree SwitchX# debug spanning-tree pvst+ Exibe mensagens de debug e eventos do PVST+

40 Verificando o RSTP 802.1w Switch# show spanning-tree vlan 1 VLAN0001 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID Priority 4097 Address FB0.99C2 This bridge is the root Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 4097 (priority 4096 sys-id-ext 1) Address FB0.99C2 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type Fa0/1 Desg FWD P2p Fa0/2 Desg FWD P2p O spanning-tree está definido para PVRST. O Priority fica em 4097 porque o Bridge ID é igual a prioridade 4096+VLAN ID.

41 Configuração Padrão do Spanning-Tree Os switches Cisco Catalyst suportam três tipos de STPs: PVST+ (802.1d) PVRST+ (802.1w) MSTP (802.1s) O padrão STP para switches Cisco Catalyst é o PVST+ : Uma instância separada do STP para cada VLAN Uma root bridge para todas as VLANs Não faz balanceamento

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