Introduccion Al Stp

Capitulo 5 STP

Introducción

Los administradores de TI deben implementar la redundancia en sus redes jerárquicas, sin embargo esto genera bucles.La forma correcta de trabajo es que cuando se pierda la conexión con un switch, otro enlace lo reemplaze rápidamente sin introducir nuevos bucles. El protocolo spanning-tree (STP) evita los inconvenientes relacionados con bucles en la red y \determina de forma rápida aquellos puertos que deben bloquearse, de forma que una red basada con redundancia fisica se convierta en una red sin redundancia logica.

5.1.1 Redundancia

La redundancia de capa 2 mejora la disponibilidad de la red, implementando rutas alternas mediante el agregado de equipos y cables. Al contar con varias, la interrupción de una ruta simple no genera impacto en la conectividad de los dispositivos en la red.

En un diseño jerárquico, la redundancia se logra en las capas de distribución y núcleo a través de hardware adicional y rutas alternativas entre dicho hardware.

5.1.2 Inconvenientes de la redundancia

Cuando existen varias rutas entre dos dispositivos en la red y STP se ha deshabilitado en los switches, puede generarse un bucle de Capa 2. Si STP está habilitado, que es lo predeterminado, el bucle de Capa 2 puede evitarse.

Las tramas de Ethernet no poseen un tiempo de existencia (TTL, Time to Live) como los paquetes IP que viajan por los routers. En consecuencia, si no finalizan de manera adecuada en una red conmutada, las mismas siguen rebotando de switch en switch indefinidamente o hasta que se interrumpa un enlace y elimine el bucle.

Las tramas de broadcast se envían a todos los puertos de switch, excepto el puerto de origen. Si existe más de una ruta para enviar la trama, se puede generar un bucle sin fin.

Tormentas de broadcast

Se producen cuando existen tantas tramas de broadcast atrapadas en un bucle de Capa 2 que se consume todo el ancho de banda disponible, y en consecuencia no hay ancho de banda disponible para el tráfico legítimo y la red queda no disponible para la comunicación de datos.

La tormenta de broadcast es inevitable en una red con bucles. A medida que más dispositivos envían broadcast a la red, aumenta la cantidad de tráfico que queda atrapado en el bucle, lo que eventualmente genera una tormenta de broadcast que produce la falla de la red.

Otra de sus consecuencias es que puede producir que el dispositivo final no funcione debido a los requerimientos de alto procesamiento para sostener una carga de tráfico de esas dimensiones en la tarjeta de interfaz de red.

Tramas de unicast duplicadas

Las tramas de unicast enviadas a una red con bucles pueden generar tramas duplicadas que llegan al dispositivo de destino.

Bucles en el armario de cableado

El cableado de red para pequeñas y medianas empresas puede tornarse demasiado confuso. Los cables de red entre los switches de la capa de acceso, ubicados en los armarios de cableado, desaparecen en las paredes, pisos y techos donde vuelven a los switches de la capa de distribución de la red. Si los cables de red no están bien rotulados en el armario de cableado, es difícil determinar cuál es el destino del puerto en el panel de conexión de la red. Los bucles de red que son el resultado de conexiones duplicadas accidentales en los armarios de cableado son muy comunes, por lo que se recomienda rotular correctamente y tener un mapa de topologia actualizado.

Bucles en los cubículos

Debido a conexiones de datos de red insuficientes, algunos usuarios finales poseen un hub o switch personal en sus cubiculos. En general, los armarios de cableado están asegurados para evitar el acceso no autorizado, de manera que sólo el administrador de red posee el control total sobre los dispositivos conectados a la red y la forma en que los mismos están conectados. A diferencia del armario de cableado, el administrador no posee el control sobre la forma en que los switches o hubs personales están conectados o son utilizados, de manera que el usuario final puede interconectarlos de forma accidental.

5.2.1 El algoritmo spanning tree

Topología de STP

STP asegura que exista sólo una ruta lógica entre todos los destinos de la red, al bloquear de forma intencional aquellas rutas redundantes que puedan ocasionar un bucle. Un puerto se considera bloqueado cuando el tráfico de la red no puede ingresar ni salir del puerto. Esto no incluye las tramas de unidad de datos del protocolo de puentes (BPDU) utilizadas por STP para evitar bucles. Las rutas físicas existen para proporcionar redundancia, pero son deshabilitadas para evitar los bucles. Si alguna vez la ruta es necesaria para compensar la falla de un cable de red o de un switch, STP vuelve a calcular las rutas y desbloquea los puertos necesarios para permitir que la ruta redundante se active.

Algoritmo STP

STP utiliza el algoritmo spanning tree (STA) para determinar los puertos de switch de la red que deben configurarse para el bloqueo, y así evitar que se generen bucles. El STA designa un único switch como puente raíz y lo utiliza como punto de referencia para todos los cálculos de rutas. El puente raíz se escoge a través de un proceso de elección. Todos los switches que comparten STP intercambian tramas de BPDU para determinar el switch que posee el menor ID de puente (BID) en la red. El switch con el menor BID se transforma en el puente raíz de forma automática según los cálculos del STA.

Cada BPDU contiene un BID que identifica al switch que envió la BPDU. El BID contiene un valor de prioridad, la dirección MAC del switch emisor y un ID de sistema extendido opcional. Se determina el BID de menor valor mediante la combinación de estos tres campos.

Después de determinar el puente raíz, el STA calcula la ruta más corta hacia el mismo. Todos los switches utilizan el STA para determinar los puertos que deben bloquearse. Al determinar el STA las mejores rutas hacia el puente raíz para todos los destinos del dominio de broadcast, se evita que todo el tráfico sea enviado a través de la red. El STA considera los costos tanto de la ruta como del puerto cuando determina la ruta que debe permanecer desbloqueada. Los costos de la ruta se calculan mediante los valores de costo de puerto asociados con las velocidades de los puertos para cada puerto de switch que atraviesa una ruta determinada. La suma de los valores de costo de puerto determina el costo de ruta total para el puente raíz. Si existe más de una ruta a escoger, el STA elige la de menor costo de ruta.

Cuando el STA determina las rutas que deben permanecer disponibles, configura los puertos de switch de acuerdo con distintas funciones. Las funciones de los puertos describen su relación en la red con el puente raíz y si los mismos pueden enviar

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