Supponiamo che STP sia in stato di convergenza. Cosa succede se prendo un cavo e collego direttamente lo switch N al root switch A? Il Root Bridge "vedrà" che ha un nuovo porto attivo e invierà BPDU attraverso di esso.
Lo switch N, ricevendo questo frame con costo zero, determinerà il costo del percorso attraverso il nuovo porto come 0+19 = 19, dato che il costo del suo root port è 76. Dopo di che, il porto dello switch N, che era precedentemente in stato di disabled, passerà attraverso tutte le fasi di transizione e si attiverà in modalità di trasmissione dopo 50 secondi. Se a questo switch sono collegati altri dispositivi, tutti perderanno la connessione con il root switch e con la rete in generale per 50 secondi.
Allo stesso modo, lo switch G riceve dallo switch H un frame BPDU con un costo di 19. Modifica il costo della sua porta assegnata a 19+19=38 e la riassegna come nuova porta radice, poiché il costo del suo precedente Root Port è 57, che è maggiore di 38. A questo punto, inizia nuovamente tutte le fasi di riassegnazione delle porte della durata di 50 secondi, e, infine, l'intera rete crolla.
Ora vediamo cosa accade in una situazione simile utilizzando RSTP. Lo switch radice invierà esattamente come prima un BPDU allo switch H collegato, ma subito dopo bloccherà la sua porta. Ricevuto questo frame, lo switch H determinerà che questo percorso ha un costo inferiore rispetto al suo Root Port, e lo bloccherà immediatamente. Successivamente, H invierà al switch radice una richiesta Proposal per aprire una nuova porta, poiché il suo costo è minore rispetto a quello dell'attuale Root Port. Dopo che lo switch radice accetta la richiesta, sblocca la sua porta e invia un Agreement allo switch H, dopo di che quest'ultimo farà del nuovo porto il suo Root Port.
Grazie al meccanismo Proposal/Agreement, la riassegnazione della porta radice avverrà praticamente istantaneamente, e tutti i dispositivi collegati allo switch H non perderanno la connessione alla rete.
Assegnando una nuova Root Port, lo switch H trasformerà la vecchia porta radice in una porta alternativa. Lo stesso avverrà per lo switch G: scambierà messaggi Proposal/Agreement con lo switch H, assegnerà una nuova porta radice e bloccherà le porte rimanenti. Il processo continuerà nel segmento successivo della rete con lo switch F.
Lo switch F, analizzando i costi, vedrà che il percorso verso lo switch radice tramite la porta inferiore costerà 57, mentre il percorso già esistente tramite la porta superiore costa 38, e manterrà tutto com'è. Sapendo questo, lo switch G bloccherà la porta rivolta verso F e inoltrerà il traffico verso lo switch radice attraverso il nuovo percorso G-H-A.
Finché lo switch F non riceverà un Proposal/Agreement dallo switch G, terrà bloccata la sua porta inferiore per prevenire la formazione di loop. Così, si vede che RSTP è un protocollo molto veloce che non crea problemi di rete tipici dello STP.
Ora passiamo alla considerazione dei comandi. Devi accedere alla modalità di configurazione globale dello switch e selezionare la modalità PVST o RPVST utilizzando il comando spanning-tree mode . Poi, è necessario decidere come modificare la priorità di una VLAN specifica. A tale scopo si utilizza il comando spanning-tree vlan priority . Dall'ultima lezione video dovresti ricordare che la priorità è un numero multiplo di 4096 e di default è 32768 più il numero della VLAN. Se hai selezionato VLAN1, la priorità predefinita sarà 32768 + 1 = 32769.
Perché potrebbe essere necessario modificare la priorità delle reti? Sappiamo che il BID è composto da un valore numerico di priorità e dall'indirizzo MAC. L'indirizzo MAC di un dispositivo non può essere modificato, ha un valore permanente, quindi si può cambiare solo il valore di priorità.
Immagina di avere una grande rete in cui tutti i dispositivi Cisco sono collegati in un anello. Di default, PVST è attivato, quindi il sistema selezionerà lo switch radice. Se tutti i dispositivi hanno la stessa priorità, lo switch con l'indirizzo MAC più vecchio avrà la precedenza. Tuttavia, questo potrebbe essere uno switch di 10-12 anni, di un modello obsoleto, che non ha nemmeno la potenza e le prestazioni per "guidare" una rete così vasta.
Allo stesso tempo, potrebbe esserci nello stesso network un nuovo switch costato migliaia di dollari, costretto a "sottostare" a uno switch più vecchio del valore di poche centinaia di dollari a causa di un indirizzo MAC superiore. Se lo switch più vecchio diventa lo switch radice, ciò indica un grave errore di progettazione della rete.
Pertanto, devi accedere alle impostazioni del nuovo switch e assegnargli un valore di priorità minimo, ad esempio 0. Utilizzando VLAN1, il valore totale della priorità sarà 0 + 1 = 1, e tutti gli altri dispositivi continueranno a considerarlo lo switch radice.
Immaginiamo una situazione del genere. Se lo switch radice diventa non disponibile per qualche motivo, potresti voler che non sia un qualsiasi switch con una priorità inferiore a diventare il nuovo switch radice, ma un particolare switch con le migliori funzionalità di rete. In questo caso, nelle impostazioni del Root Bridge si utilizza il comando che assegna gli switch radice primario e secondario: spanning-tree vlan root . Il valore di priorità per lo switch principale sarà 32768 – 4096 – 4096 = 24576. Per lo switch secondario il valore viene calcolato secondo la formula 32768 – 4096 = 28672.
Non è necessario inserire questi numeri manualmente – il sistema lo farà automaticamente per te. Pertanto, lo switch con priorità 24576 sarà il radice, mentre in sua assenza sarà lo switch con priorità 28672, a condizione che la priorità di tutti gli altri switch sia di default di almeno 32768. Questo è il modo corretto di procedere se non desideri che il sistema assegni automaticamente lo switch radice.
Se desideri visualizzare le impostazioni del protocollo STP, devi utilizzare il comando show spanning-tree summary. Esaminiamo ora tutti gli argomenti trattati oggi con Packet Tracer. Sto utilizzando una topologia di rete con 4 switch del modello 2690, ma questo non è rilevante poiché tutti i modelli di switch Cisco supportano STP. Sono collegati tra loro in modo tale da formare un anello chiuso.
Per impostazione predefinita, i dispositivi Cisco funzionano in modalità PSTV+, il che significa che per la convergenza ogni porta richiede non più di 20 secondi. Il pannello di simulazione consente di visualizzare l'invio del traffico e controllare i parametri della rete creata.
Vedi come si presenta un frame STP BPDU. Se vedi l'indicazione della versione 0, significa che hai davanti lo STP, poiché per l'RSTP si utilizza la versione 2. Viene anche fornito il valore dell'Root ID, composto dalla priorità e dall'indirizzo MAC dello switch radice, e il valore corrispondente del Bridge ID.
Questi valori sono uguali, poiché il costo del percorso verso lo switch radice per SW0 è pari a 0, e quindi esso stesso è lo switch radice. Pertanto, dopo l'attivazione degli switch tramite l'uso di STP, si è verificata la selezione automatica del Root Bridge e la rete è entrata in funzione. Si può notare che, per prevenire un loop, la porta superiore Fa0/2 dello switch SW2 è stata impostata nello stato Blocking, come indicato dal colore arancione del marcatore.
Passiamo alla console di configurazione dello switch SW0 e utilizziamo un paio di comandi. Il primo è il comando show spanning-tree, dopo averlo inserito, sullo schermo verranno mostrate informazioni sul modo PSTV+ per la rete VLAN1. Se utilizziamo più VLAN, nella parte inferiore della finestra apparirà un ulteriore blocco di informazioni per la seconda e le successive reti utilizzate.
Vedi che il protocollo STP è disponibile secondo lo standard IEEE, il che implica l'uso di PVSTP+. Tecnica mente non è uno standard .1d. Qui sono anche indicate informazioni sul Root ID: priorità 32769, indirizzo MAC del dispositivo radice, costo 19, ecc. Segue poi l'informazione del Bridge ID, che decodifica il valore di priorità 32768 +1 e segue un altro indirizzo MAC. Come puoi vedere, ho commesso un errore: lo switch SW0 non è il root switch, il root switch ha un diverso indirizzo MAC, come indicato nelle impostazioni del Root ID. Penso che ciò sia dovuto al fatto che SW0 ha ricevuto un frame BPDU con informazioni che un altro switch nella rete ha maggiori probabilità di svolgere il ruolo di root. Ora lo esamineremo.
(nota del traduttore: Root ID – identificatore del root switch, identico per tutti i dispositivi della stessa rete VLAN che opera con il protocollo STP, Bridge ID – identificatore dello switch locale all'interno del Root Bridge, che può essere diverso per diversi switch e VLAN.)
Un altro fattore che indica che SW0 non è uno switch radice è che lo switch radice non ha Root Port, mentre in questo caso sono presenti sia Root Port che Designated Port, entrambi in stato di forwarding. Vedi anche il tipo di connessione p2p o "point-to-point". Questo significa che le porte fa0/1 e fa0/2 sono collegate direttamente agli switch adiacenti.
Se qualche porta fosse collegata a un hub, il tipo di connessione sarebbe indicato come shared; ne parleremo più avanti. Se digito il comando per visualizzare le informazioni di sintesi show spanning-tree summary, vedremo che questo switch opera in modalità PVSTP, seguito dall'elenco delle funzioni di porta non disponibili.
Di seguito è mostrato lo stato e il numero di porte che servono VLAN1: blocking 0, listening 0, learning 0, in stato di forwarding ci sono 2 porte in modalità STP.
Prima di passare allo switch SW2, diamo un'occhiata alle impostazioni dello switch SW1. Per questo utilizzeremo lo stesso comando show spanning-tree.
Vedi che l'indirizzo MAC del Root ID dello switch SW1 è lo stesso di SW0, poiché tutti i dispositivi nella rete ricevono lo stesso indirizzo del dispositivo Root Bridge in caso di convergenza, poiché si fidano della selezione effettuata dal protocollo STP. Come puoi vedere, SW1 è il switch radice, poiché gli indirizzi Root ID e Bridge ID coincidono. Inoltre, qui c'è il messaggio 'questo switch è il radice'.
Un altro segno che identifica lo switch radice è che non ha porte Root, entrambe le porte sono contrassegnate come Designated. Se tutte le porte sono indicate come Designated e si trovano nello stato di forwarding, allora hai di fronte lo switch radice.
Lo switch SW3 contiene informazioni simili, e ora passo a SW2, perché una delle sue porte si trova nello stato Blocking. Utilizzo il comando show spanning-tree e vediamo che le informazioni Root ID e il valore di priorità sono gli stessi degli altri switch.
Successivamente, è indicato che una delle porte è Alternative. Non lasciatevi ingannare, lo standard 802.1d la chiama Blocking Port, e nel PVSTP la porta bloccata è sempre contrassegnata come Alternative. Quindi, questa porta alternativa Fa0/2 è nello stato bloccato, mentre la porta Fa0/1 funge da Root Port.
La porta bloccata è situata nel segmento di rete tra lo switch SW0 e lo switch SW2, evitando così la formazione di un loop. Come puoi vedere, gli switch utilizzano una connessione di tipo p2p, poiché non sono collegati ad altri dispositivi.
Abbiamo una rete che converge secondo il protocollo STP. Ora prendo un cavo e collegherò direttamente lo switch SW2 con lo switch root SW1. Dopo di ciò, tutte le porte di SW2 verranno contrassegnate con indicatori arancioni.
Utilizzando il comando show spanning-tree summary, vedremo che inizialmente due porte sono nello stato Listening, poi passano nello stato Learning e dopo qualche secondo allo stato Forwarding, con l'indicatore che diventa verde. Se ora immettiamo il comando show spanning-tree, si può notare che Fa0/1, che era precedentemente la porta Root, è ora passato allo stato di blocco ed è diventato la porta Alternative.
La porta Fa0/3, a cui è connesso il cavo dello switch radice, è diventata la Root-port, mentre la porta Fa0/2 è diventata la Designated-port. Rivediamo il processo di convergenza. Disconnetterò il cavo SW2-SW1 e tornerò alla topologia precedente. Vedete che le porte SW2 inizialmente vengono bloccate e tornano arancioni, quindi passano attraverso gli stati Listening e Learning fino a giungere allo stato Forwarding. A questo punto, una porta diventa verde, mentre l'altra, collegata allo switch SW0, rimane arancione. Il processo di convergenza ha richiesto un tempo piuttosto lungo, tali sono i costi del funzionamento dello STP.
Ora vediamo come funziona il RSTP. Iniziamo dallo switch SW2 e inseriamo nei suoi parametri il comando spanning-tree mode rapid-pvst. Questo comando ha solo due opzioni: pvst e rapid-pvst, io utilizzo la seconda. Dopo aver inserito il comando, lo switch passa alla modalità RPVST, e si può verificare con il comando show spanning-tree.
All'inizio vedete un messaggio che indica che ora abbiamo attivato il protocollo RSTP. Tutto il resto è rimasto invariato. Ora devo fare lo stesso per tutti gli altri dispositivi, e così la configurazione RSTP è completata. Vediamo il funzionamento di questo protocollo come abbiamo fatto per lo STP.
Collego di nuovo il switch SW2 direttamente al switch radice SW1 – vediamo quanto velocemente avverrà la convergenza. Digito il comando show spanning-tree summary e vedo che due porte del switch sono nello stato Blocking, 1 nello stato Forwarding.
Vedete che la convergenza è avvenuta praticamente istantaneamente, quindi potete giudicare quanto RSTP sia più veloce dello STP. Successivamente, possiamo utilizzare il comando spanning-tree portfast default, che imposta tutte le porte del switch in modalità portfast per impostazione predefinita. Questo è rilevante nel caso in cui la maggior parte delle porte del switch siano Edge-port, collegate direttamente agli host. Se abbiamo qualche porta che non è Edge, la riconfiguriamo nel modo spanning-tree.
Per configurare il funzionamento con i VLAN, si può usare il comando spanning-tree vlan con i parametri priority (che imposta la priorità dello switch per lo spanning-tree) o root (che designa lo switch come radice). Utilizziamo il comando spanning-tree vlan 1 priority, impostando come priorità un qualsiasi numero che sia un multiplo di 4096, nell'intervallo da 0 a 61440. In questo modo possiamo modificare manualmente la priorità di qualsiasi VLAN.
Si può digitare il comando spanning-tree vlan 1 root con i parametri primary o secondary per configurare la porta root principale o di riserva per una rete specifica. Se utilizzo spanning-tree vlan 1 root primary, questa porta diventerà la porta radice principale per la rete VLAN1.
Inserirò il comando show spanning-tree e vedremo che questo switch SW2 ha una priorità di 24577, gli indirizzi MAC del Root ID e del Bridge ID coincidono, il che significa che ora è diventato lo switch radice.
Vedete quanto sia stata rapida la convergenza e il cambiamento di ruolo degli switch. Ora annullerò la modalità switch principale con il comando no spanning-tree vlan 1 root primary, dopo di che la sua priorità ritornerà al valore precedente di 32769, e il ruolo di switch radice tornerà a SW1.
Vediamo come funziona il portfast. Digiterò il comando int f0/1, accederò alle impostazioni di questa porta e utilizzerò il comando spanning-tree, dopo di che il sistema fornirà suggerimenti sui valori dei parametri.
Successivamente, utilizzo il comando spanning-tree portfast, che può essere inserito con i parametri disable (disabilita la funzione portfast per questa porta) o trunk (abilita la funzione portfast per questa porta anche in modalità trunk).
Se si digita spanning-tree portfast, la funzione verrà semplicemente attivata su questa porta. Per attivare la funzione BPDU Guard, è necessario utilizzare il comando spanning-tree bpduguard enable; il comando spanning-tree bpduguard disable disattiva questa funzione.
Parlerò brevemente di un'altra cosa. Se l'interfaccia VLAN1 dello switch SW2 verso SW3 è bloccata, con altre impostazioni per un'altra VLAN, ad esempio VLAN2, la stessa interfaccia può diventare una porta radice. In questo modo, il sistema può implementare un meccanismo di bilanciamento del carico del traffico: in un caso questo segmento di rete non viene utilizzato, nell'altro viene utilizzato.
Mostrerò cosa succede quando connettiamo un hub e si presenta un'interfaccia condivisa. Aggiungerò un hub allo schema e lo collegherò allo switch SW2 con due cavi.
Il comando show spanning-tree mostrerà la seguente situazione.
Fa0/5 (la porta in basso a sinistra dello switch) diventa la porta di backup, mentre la porta Fa0/4 (la porta in basso a destra dello switch) diventa la porta designata. Il tipo di entrambe le porte è condiviso, o shared. Ciò significa che il segmento delle interfacce dell'hub switch è una rete condivisa.
Grazie all'uso del RSTP abbiamo ottenuto una distinzione tra porte alternative e di riserva. Se passeremo lo switch SW2 in modalità pvst con il comando spanning-tree mode pvst, vedremo che l'interfaccia Fa0/5 torna allo stato Alternative, perché attualmente non c'è differenza tra la porta di backup e la porta alternativa.
È stata una lezione molto lunga e se non hai capito qualcosa, ti consiglio di rivederla ancora.
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Fonte: habr.com
