Practica #4 "Spanning Tree"

Que es Spanning Tree?

Spanning Tree Protocol (SmmTPr o STP) es un protocolo de red de nivel 2 de la capa OSI (nivel de enlace de datos). Basado en un algoritmo diseñado por Radia Perlman. Hay 2 versiones: la original (DEC STP) y la estandarizada por el IEEE (IEEE 802.1D), que no son compatibles entre sí.

Su función es la de gestionar la presencia de bucles en topologías de red debido a la existencia de enlaces redundantes. El protocolo permite a los dispositivos de interconexión activar o desactivar automáticamente los enlaces de conexión, de forma que se garantice que la eliminación de bucles. STP es transparente a las estaciones de usuario.

Los bucles infinitos ocurren cuando hay rutas alternativas hacia una misma máquina o segmento de red destino. Estas rutas alternativas son necesarias para proporcionar redundancia, ofreciendo una mayor fiabilidad a la red. Si existen varios enlaces, en el caso que uno falle, otro enlace puede seguir soportando el tráfico de la red. Los problemas aparecen cuando utilizamos dispositivos de interconexión de nivel de enlace, como un puente de red o un conmutador de paquetes.

Cuando existen bucles en la topología de red, los dispositivos de interconexión de nivel de enlace de datos reenvían indefinidamente las tramas Broadcast y Multicast creando un bucle infinito que consume tanto ancho de banda en la red como CPU de los dispositivos de enrutamiento.

Esto provoca que la red degrade en muy poco tiempo pudiéndose quedar inutilizable. Al no existir un campo TTL (Tiempo de Vida) en las tramas de capa 2 se quedan atrapadas indefinidamente hasta que un administrador de sistemas rompe el bucle.

La solución consiste en permitir la existencia de enlaces físicos redundantes, pero creando una topología lógica libre de bucles. STP calcula una ruta única libre de bucles entre los dispositivos de la red pero manteniendo los enlaces redundantes desactivados como reserva, para activarlos en caso de falla.

Si la configuración de STP cambia, o si un segmento en la red redundante llega a ser inalcanzable, el algoritmo reconfigura los enlaces y restablece la conectividad, activando uno de los enlaces de reserva. Si el protocolo falla, es posible que ambas conexiones estén activas simultáneamente, lo que podrían dar lugar a un bucle de tráfico infinito en la LAN.

El árbol de expansión (Spanning tree) permanece vigente hasta que ocurre un cambio en la topología, situación que el protocolo es capaz de detectar de forma automática. El máximo tiempo de duración del árbol de expansión es de cinco minutos. Cuando ocurre uno de estos cambios, el puente raíz actual redefine la topología del árbol de expansión o se elige un nuevo puente raíz.

Una de las variantes del STP es el Rapid Spanning Tree Protocol, estándar IEEE 802.1D-2004 que hoy en día ha reemplazado el uso del STP original.

Material

·       3 Laptop con interfaz Ethernet y puerto Serial RS-232C

·       Software Putty

·       3 Switches Cisco CS-1912-A

·       3 Cables cruzados UTP p/ Ethernet

·       3 Cables derechos UTP

Objetivo

1.   Armar la maqueta propuesta en el diagrama, asegurándose de usar los puertos 100 Base T (Ay B en el CS-1912-A) para la interconexión de los switches.

2.   Verificar la conectividad (Ping entre todas las computadoras y switches).

3.   Verificar el funcionamiento de STP (Identificar el switch root, cambiar la configuración de los puertos de interconexión del default RSTP a STP, y forzar el cambio de topología para verificar la funcionalidad de STP (desconectar el enlace activo en el switch root y hacer el "ping" en modo recursivo).

4.   Registre los tiempos de convergencia y recuperación con un cronómetro.

Desarrollo

Se conecta todo el material de acuerdo a la maqueta propuesta.

Ingresar al Switch (con el software “putty”) y verificar conectividad.

Ingresar a la opción de Spanining Tree, si el numero de “Bridge ID” y el “Designed Root” es el mismo, entonces el switch en el cual se trabaja es el “Switch Raiz”.

En este caso no coinciden, así que este no es el “Switch Raíz”.

Revisar los puertos A y B del Switch (se debe buscar el puerto  bloqueado) en este caso el puerto B de nuestro Switch y se revisara la conexión haciendo un ping recursivo (“ping-t”) al Switch 148.202.10.1.

Ahora se cronometrara el tiempo de convergencia, haciendo ping y quitando el cable y volviéndolo a conectar, se recupera la topología y se vuelve a establecer la conexión. En este caso fueron: 30 seg.

Se vuelve a desconectar y conectar, la topología se regresara a su estado original, el tiempo ahora fue de: 36 seg.

Desde “Putty” se desconecta un puerto (ya con la topología cambiada) y el puerto pasa de “Blocking” a “Lisetning” y termina en “Forwarding” y el ahora el otro puerto será el bloqueado (A).

Se conecta de nuevo, pasara lo mismo y se regresa ese puerto a estado “bloqueado”.

Ahora se cambiara el “Priority Number” para que el Switch 148.202.10.1. sea ahora el Switch Raíz.

Se revisa esto cuando ya coinciden el “Switch ID” y el “Designated Root”.

Se vuelve a revisar ahora que Switch es el que contiene el puerto bloqueado.

-         “El Switch raíz nunca tiene el puerto bloqueado”