STP spanning tree overview all protocols

18.12 2019 | by massimiliano

STP è un protocollo che assicura assenza di loop all’interno di un dominio di switching layer 2 Il protocollo […]

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STP è un protocollo che assicura assenza di loop all’interno di un dominio di switching layer 2

Il protocollo utilizza un valore dello switch chiamato BRIDGE-ID per eleggere il root-switch; è un valore trasportato all’interno delle BPDU di 8 bytes:

i primi due bytes rappresentano il Bridge Priority assumendo un range di valori decimali da 0 a 65.353 (di default = 32.768);

gli ultimi sei bytes rappresentano l’indirizzo MAC proprio dello switch

In STP il valore più basso di Bridge-ID è preferito: in caso di parità della priority (valore per il quale uno switch assume il ruolo di root), il secondo item è quello di confrontare il più basso valore di indirizzo MAC tra i due switch oggetto della contesa.

STP 802.1d Port Role:

listening: la porta sta trasmettendo e ricevendo BPDU;

learning: si occupa di costruire la sua tabella bridging STP free loop;

blocking: non permette nessuna trasmissione di dati utente in egress alla porta;

fowarding: permette la trasmissione e ricezione di dati utente;

disable: non fa parte di nessuna azione STP; porta non attiva;

Port Status in STP 802.1d:

root: è la best port in forwarding status con direzione verso il root bridge;

designated: in forwarding status port per ogni segmento di rete LAN;

non-designated: in blocking status

stp 8021d

802.1w RSTP Port Role ( usato per fast convergence):

root: è la best port in forwarding status con direzione verso il root bridge;

designated: in forwarding status port per ogni segmento di rete LAN;

alternate: in blocking status rappresenta il path alternativo verso il root bridge; questo path è differente da quello usato dalla best port;

backup: in blocking status rappresenta il backup/ridondanza di un path verso un segmento LAN dove un altro switch è invece già connesso;

disable: non necessariamente facente parte dello STP; è possibile manualmente disabilitare una porta.

Port Status in RSTP 802.1w:

discarding: nessun pacchetto è trasmesso dalla porta;

learning: popolazione della tabella mac-address free loop;

forwarding: operativa

stp 8021w

RSTP 802.1w Links Type to Forwarding:

RSTP ha facoltà di categorizzare alcune porte in stato di forwarding senza attendere i timers del protocollo STP attraverso due variabili:

LINK TYPE: eseguito attraverso la configurazione della porta in half-duplex oppure full-duplex

full-duplex = link type point-to-point = connessione diretta tra due switches

half-duplex = link shared = connessione attraverso un terzo media dove multipli switches possono esistere

EDGE PORT: sono porte direttamente collegate tra uno switch ed un End-Point quali Host, Servers.

(ricordarsi che queste porte se ricevono BPDU perdono il loro ruolo/status di edge porte e diventano normali porte STP e, quindi, generano all’arrivo di BPDU un TCN)

RSTP 802.1w path cost:

Il best path cost è calcolato su base del valore Bandwidth Interface del link associato ad un valore di costo della porta

stp 8021w pathcost

PVST+ path cost:

Il best path cost è calcolato su base del valore Bandwidth Interface del link associato ad un valore di costo della porta

stp pvst pathcost

MSTP 802.1s and PVST+

802.1s = MSTP = Multiple Spanning Tree = una istanza STP per un set o region di vlans.

Risulta molto utile nel caso di molte vlans in uso, dove invece di avere una istanza per singola vlans, è possibile ottenere differenti regioni associate a diversi gruppi di vlans (ad esempio una regione per un range di vlans 1-600 ed un’altra regione per un range di vlans 601 – 1000).

Supporta un numero ridotto di instanze di STP e risparmia CPU di uno switch rispetto a RSTP.

Example configuration:

spanning-tree mst configuration

instance-id < id >vlan < vlan-range >

instance-id <id > vlan < vlan-range >

name < region-x >

revision 1 ( 0 to 65535 ) traccia eventuali cambiamenti di configurazione MST (deve essere lo stesso per tutti gli switch appartenenti alla stessa region )

Proprietario Cisco = PVST+ = Per Vlan Spanning Tree plus = standard compliant 802.1d = una istanza STP per singola vlan

Considerazioni architetturali STP:

Scalabilità: partendo da un root-bridge l’algoritmo sceglie sempre un solo path a costo minore di collegamento tra tutti i bridge del dominio L2; questo causa un 50% di link inutilizzati ma comunque necessari ai fini di fault e ridondanza.

Posizione root-bridge: è utile considerare la posizione che copre un root-bridge in una architettura STP; il traffico transita sempre da un root-bridge e pertanto si consiglia sempre una topologia a stella dove ciascun bridge è collegato direttamente al root-bridge, abbiamo una maggiore tolleranza ai guasti.

Si consiglia di posizionare e collegare devices quali servers oppure ambianti datacenters sempre il più vicino possibile allo switch root-bridge per ridurre possibili tempi di latenza nella trasmissione dei dati.

Posizione backup-bridge: entra in gioco qualora il primario root-bridge è in fault come pure un link primario; è importante quindi mantenere una topologia a stella dove abbiamo a partire da un bridge unl ink primario collegato al root-bridge ed un link secondario collegato al suo backup-bridge ed inoltre si consiglia di personalizzare i valori di priority dei due switches avendo quello di backup con un valore leggermente più alto rispetto a quello di primario.

Dimensionamento STP: si ricorda che il configuration BPDU come pacchetto di informazione tra due end-system hosts non può attraversare più di sette switches in cascata [ questo per permettere all’informazione BPDU di attraversare la rete due volte entro il forwarding time = 15 sec di default (relazione tra il message-age ed il forwarding time) ]