Roteamento e Comutação

Roteamento e Comutação

Spanning Tree Protocol O STP é executado em bridges e switches compatíveis com 802.1D. O STP foi projetado para contornar os problemas de bridging em redes redundantes. O objetivo do STP é evitar e eliminar loops na rede, negociando um caminho livre de loops através de uma bridge raiz. Quando implementado em rede de switching a bridge raiz é chamada de switch raiz. Ele faz isso determinando onde estão os loops na rede e bloqueando os enlaces redundantes. Desta forma tem-se a certeza de que haverá apenas um caminho para qualquer destino, evitando, assim, uma formação de loop. No caso de falha no enlace, o comutador conhecerá um enlace redundante, anteriormente desativado, e o ativará. Segmento A Isso significa que algumas portas precisarão ser desativadas ou colocadas em um modo de nãoencaminhamento. Essas portas podem ser ativadas no caso de uma falha no enlace que está encaminhando os dados. Segmento B

Spanning Tree Protocol O Protocolo Spanning Tree executa um algoritmo chamado STA (Spanning Tree Algorithm). Para encontrar os enlaces redundantes, o STA escolhe um ponto de referência na rede, que chamados de bridge raiz (switch raiz) e, depois, determinar quais os caminhos disponíveis para aquele ponto de referência. Se encontrar caminho redundante, ele optará pelo menor caminho para o encaminhamento e bloqueará todos os outros caminhos. Para fornecer a redundância de caminhos, o STP definirá uma árvore que incluirá todos os switches em uma sub-rede. O STP obrigará determinados caminhos de dados redundantes a entrarem em estado de espera (bloqueado). Segmento A Segmento B

Loop Nenhum mecanismo definido na Ethernet marca o frame para ser jogado foram do mesmo modo que um roteador IP usa o TTL (tempo de vida). O frame enviado pelo computador segue por broadcast tentando identificar o destinatário em uma tabela MAC e se ele não existir será encaminhado à todas as portas, se nessas portas existem outros switches o processo continuará e formará um loop.

Bridge Protocol Data Unit Todos os switches em uma LAN estendida que participa do STP recolhem informações sobre os outros switches através de uma troca de mensagens de dados. Essas mensagem são conhecidas como BPDUs. As BPDUs são enviadas a cada dois segundos em todas as portas para que seja garantida uma topologia estável e livre de loops. Campos da BPDU: Informações da raiz: as informações da raiz são formadas pela prioridade da raiz e o ID da raiz. A combinação destas informações indica se o dispositivo foi ou não escolhido para ser a bridge raiz. Custo do caminho: indica o quão longe da bridge raiz está a BPDU. E usado para determinar quais portas encaminharão quadros e quais portas serão bloqueadas. Informações da bridge: são as informações sobre a bridge que enviou a BPDU, além da bridge que foi designada para acessar a bridge raiz. Informações da porta: prioridade e ID da porta. Elas exibem informações sobre a porta que transmitiu a BPDU. Isto é usado para ajudar a determinar as portas que encaminharão os dados e as que serão bloqueadas. Timers: usado para indicar quanto tempo o spanning tree levará para realizar suas funções.

Bridge Protocol Data Unit A troca de mensagens BPDU resultará em: Escolha de um switch raiz (bridge raiz) para a topologia. Escolha de um switch para cada segmento de switches. Escolha de root ports (portas raiz). Remoção de loops na rede, através da colocação de portas em estado bloqueado. Esse bloqueio apenas é aplicado às portas conectadas a outras pontes ou switches. O STP não afeta portas que se conectam a estações de trabalho. Essas portas continuam encaminhando dados.

Elegendo uma bridge raiz A primeira etapa na criação de uma árvore spanning tree livre de loops é escolher uma bridge raiz. A bridge raiz será o ponto de referência que todos os switches usarão para determinar se existem loops na rede. Na inicialização o switch parte do pressuposto que ele é a bridge raiz e define seu ID de bridge como sendo o ID da raiz: ID da raiz = O número padrão para prioridade nos switches Cisco é 32.768 ou 0x8000 + o MAC do switch. A combinação destes dois números determinará quem será a bridge raiz. Quanto menor o número, mais provável será que este switch venha ser a raiz. A combinação do ID deverá parecer-se com o seguinte: 80.00.00.00.0c.12.34.56 A seleção do bridge/switch-raiz é muito importante. Você pode escolher ou pode deixar que os switches decidam. Melhor será se você fizer a escolha.

Associação com a bridge raiz Depois que a bridge raiz tiver sido eleita, cada switch deverá formar uma associação com a bridge raiz. Isto é feito escutando-se as BPDUs assim que elas chegam em todas as portas. A recepção de BPDUs em várias portas indica a existência de um caminho redundante para a bridge raiz. Para escolher quais portas encaminharão dados e quais irão bloqueá-los, o switch procura três componentes BPDU: Custo do caminho Informações da bridge Informações da porta Inicialmente, o switch verifica o custo do caminha para determinar qual porta está recebendo o caminho de menor custo. Este custo é calculado com base na velocidade do enlace e no número de enlaces que a BPDU atravessou desde a raiz. A porta que tiver o menor custo será colocada no modo encaminhamento. Todas as outras que tiverem recebendo BPDUs serão colocadas no modo bloqueio.

Ao final do processo O resultado da troca de BPDUs é o seguinte: Um switch é escolhido para ser o switch raiz. A menor distância para o switch raiz é calculada em cada um dos switches. Para cada switch, uma porta raiz é selecionada. Esta porta é aquela que fornece o melhor caminho entre o switch e o switch raiz. As portas que não realizarão encaminhamentos serão colocadas em um estado bloqueado.

Estados da porta no spanning tree O spanning tree obriga cada porta a passar por vários estados diferentes: Bloqueado (Blocked): todas as portas são iniciadas no modo bloqueado a fim de evitar a criação de um loop. A porta permanecerá no estado bloqueado se o spanning tree determinar que há um caminho melhor para a bridge raiz. Escuta (Listen): a porta passa do estado bloqueado para o estado escuta. Ela usa este tempo para tentar aprender se existem outros caminhos para a bridge raiz. Durante este estado, a porta poderá escutar quadros, mas não poderá enviar ou receber. Aprendizado (Learn): é muito parecido com o estado de escuta, exceto pelo fato de que a porta pode acrescentar as informações que aprendeu à sua tabela de endereços. Ainda não lhe é permitido enviar ou receber dados. Encaminhamento (Forward): este estado significa que a porta pode enviar e receber dados. Uma porta somente será colocada em um estado de encaminhamento se não existirem enlaces redundantes, ou se ela for escolhida como o melhor caminho para a raiz. Inativa (Disabled): O switch pode desativar uma porta por várias razões. Entre elas estão problemas por falha de hardware, a exclusão de VLAN nativa da porta e desativação administrativa.

Verificar o spanning tree STP