STPSpanning Tree Protocol

É um protocolo de nível 2 projetado para ser executado em bridges e Switches

Padronizado pela norma 802.1d

Garante que não irá existir a situação de LOOP quando existem caminhos redundantes na rede

STP detecta/desabilita LOOP de rede e fornece ligações de backup entre Switches e Bridges

LOOPING DE REDE

LOOPING DE REDE

PROBLEMAS

BroadCast Storm.

PROBLEMAS

Descrição do Problema.

1. HOST envia um frame de broadcast (destino - FFFFFFFFFFFF)

2. Switch A identifica o endereço de destino (broadcast)

3. Switch A envia o frame para o segmento B

4. Quando o BroadCast chega até o Switch B, irá colocar no segmento A

5. O frame de Broadcast irá ficar em loop na rede

PROBLEMAS

Filtrando Instabilidade

PROBLEMAS

Descrição do Problema

1. HOST envia uma frame unicast para o ROUTER (origem e destino)

2. Switch A e B recebem o frame e aprendem que o endereço do HOST está ligado a porta 2.

3. Switch A não aprendeu o endereço do ROUTER e repassa o frame para o segmento B

4. Quando o frame enviado pelo Switch A é recebido pelo Switch B. O Switch B removerá a primeira entrada (HOST Mac Address ligado a porta 2) e colocará a nova entrada com o Mac Address ligado a porta 1.O Switch B não poderá encaminhar os frames porque existe uma instabilidade no mapeamento de endereço MAC e Porta.

RESOLUÇÃO DO PROBLEMA

Quando um Switch que possui o protocolo STP implementado, descobre um LOOP na rede, este bloqueia uma ou mais portas redundantes

Quando ocorre uma alteração na topologia da rede, o STP automaticamente reconfigura as portas dos Switches/Bridge para evitar uma falha, bloqueando algumas portas.

Periodicamente o STP emite mensagens (BPDU) multicast. Através destas mensagens, o STP contrói uma rede livre de LOOP com uma arquitetura em árvore.

Eleição da Bridge Root

Eleição das Portas Root da Bridges Não Root

Seleção das portas Designadas

Bloqueio de Outras Porta.

CONSTRUÇÃO DA ÁRVORE

Seleção da Bridge/Switche ROOT

Somente uma bridge pode ser selecionada com ROOT na rede considerada

Todas as decisões na rede são tomadas considerando esta ROOT BRIDGE como por exemplo: qual porta será bloqueada, qual porta será ativada,

A BRIDGE ROOT é o inicio da árvore

IDENTIFICAÇÃO Cada BRIDGE possui uma identificação (ID) e é única na rede, a BRIDGE ROOT escolhida será a que possuir o menor ID.

O ID é constituído de duas partes: Prioridade (2 bytes - 1 até 65536) e MAC address (6 bytes)

A prioridade default é 32768 (0x8000)

Exemplo: prioridade default 32768 e MAC Address 00:A0:C5:12:34:56, o ID é 8000:00a0:C512:3456

Na BRIDGE ROOT, todas as portas são designadas. Porta designada, são portas que estão sempre no estado de forwarding.

Enquanto a porta está no modo forwarding, a porta pode receber e enviar tráfego.

SELEÇÃO DE PORTAS Para cada BRIDGE que não seja ROOT, existirá uma porta ROOT.

A porta ROOT é a porta através da qual a BRIGE que não é ROOT, comunica-se com a BRIDGE ROOT.

A porta ROOT é a porta da BRIDGE NÃO ROOT que possui o menor custo para chegar até a BRIDGE ROOT

A porta ROOT normalmente estará em modo forward

Custo do Caminho é o custo total para transmitir um frame na LAN através de uma porta da BRIDGE ROOT, o custo é assinalado de acordo com a banda de um LINK de comunicação. Os meios que apresentam uma velocidade menor possuem um custo maior.

Quando múltiplas portas têm o mesmo custo para a BRIDGE ROOT, a porta com a menor prioridade é selecionado como porta ROOT.

Tabela de Custo Recomendado pelo IEEE 802.1d

Link Speed Recommended Recommended

Cost Cost Range

4Mbps 250 100 to 1000

10Mbps 100 50 to 600

16Mbps 62 40 to 400

100Mbps 19 10 to 60

1Gbps 4 3 to 10

10Gbps 2 1 to 5

SELEÇÃO DE UMA PORTA DESIGNADA

Para cada domínio de colisão (segmento de rede) existe uma porta designada.

A porta designada possui o menor custo até a BRIDGE ROOT.

A porta designada normalmente está no modo forwarding para receber e enviar tráfego para um segmento.

Se mais de uma porta no segmento tem o mesmo custo, a porta da Bridge com o menor ID será selecionado com porta designada.

ESCOLHA DA PORTA DESIGNADA

Estados da Porta

Estado da porta da Bridge:

Blocking, Listening, Learning, Forwarding, Disable

COMO STP TRABALHA

Após o STP determinar a árvore com os menores custos:

habilita todas as portas ROOT e DESIGNADAS

habilita as portas DESIGNADAS

desabilita outras portas

Após realizar a atividades acima, as Bridges trocam pacotes BPDU (Bridge Protocol Data Unit) periodicamente.

Quando a topologia da LAN é alterada, uma nova árvore (spanning tree) é construída.

Exemplo Prático

Switch A : MAC = 00A0C5111111, Priority = 32768

Port 1 Port 2

Cost 19 100

Priority 128 128

Switch B : MAC = 00A0C5222222, Priority = 32768

Port 1 Port 2

Cost 19 100

Priority 128 128

Switch C :

MAC = 00A0C5333333, Priority = 1

Port 1

Cost 19

Priority 128

EXEMPLO PRÁTICO Definição dos ID -

A = 8000:00A0:C511:1111

B = 8000:00A0:C522:2222

C = 0001:00A0:C533:3333

Switch C possui o menor ID e é escolhido como Bridge ROOT

Todas as portas da Bridge ROOT são habilitadas.

Protocol Identifier

Identifica o tipo de protocolo . Este campo contém o valor Zero.

Version

Indica a versão do protocolo.Este campo contém o valor Zero.

Message Type

Indica o tipo da mensagem. Este campo contém o valor Zero.

Flags

Este campo contém um dos seguintes valores:

Topology change (TC) bit, Sinaliza que houve mundança da topologia da LAN

Topology change acknowledgment (TCA) bit, é setado para indicar o recebimento de uma mensagem de configuração com o bit TC setado.

Root ID

O campo Root ID identifica a Bridge Roott com 2-byte de prioridade seguido de 6 byte de Identificação.

Root Path Cost

Indica o custo do caminho entre Bridge que está enviando a mensagem de configuração até Bridge ROOT..

Bridge ID

Indica a Prioridade e o ID da Bridge que está enviando a mensagem.

Port ID

Indica o número da Porta (IEEE ou Cisco Spanning-Tree Protocol BPDU) ou o ring and bridge number (IBM Spanning-Tree Protocol BPDU) da qual a mensagem foi de configuração foi enviada. Este campo permite que múltiplos laços criados pelas múltiplas Bridges que estão interligadas, sejam detectadas e corrigidas.

Message Age

Indica o total de tempo decorrido após a recepção da mensagem de configuração ROOT na qual esta mensagem está baseada.

Maximum Age

Indica quando a mensagem de configuração deve ser deletada.

Hello Time

Indica o tempo entre as mensagem de configuração enviadas pela Bridge ROOT.

Forward Delay

Indica o tempo que a Bridge deve esperar ante de mudar para um novo estado após uma nova alteração de topologia. Se a Bridge mudar de estado muito rapidamente, e nem todos os links estiverem prontos, poderemos alcançar um estado de LOOP.