STP es la forma abreviada de Spanning Tree Protocol y RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol), MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol) son implementaciones avanzadas / mejoradas de STP. En este artículo, trataremos de comprender los conceptos básicos de Spanning Tree Protocols y su implementación.
¿Qué es el protocolo Spanning Tree (STP) y por qué es necesario?
Spanning Tree Protocol, y sus versiones mejoradas, son requeridas principalmente por dos razones: evitar bucles de red (debido a múltiples rutas hacia el mismo destino) e introducir redundancia en las conexiones de enlace (si un enlace falla, los datos aún se enrutan) un enlace / ruta diferente).
Los bucles de red a veces suceden inadvertidamente, especialmente en redes grandes. Cuando hay dos o más rutas hacia el mismo destino, existe el peligro de que los paquetes de difusión entren en un bucle infinito y, por lo tanto, causen congestión en la red. Por lo tanto, STP se utiliza para identificar la mejor ruta al destino y bloquear todas las demás rutas (enlaces). Los enlaces bloqueados no siempre se descartan. Están conectados y se mantienen inactivos por STP, de modo que, cuando falla la mejor ruta, se puede lograr el siguiente mejor camino activando los enlaces bloqueados.
Considera el diagrama de arriba. Por el momento, centrémonos en el interruptor A, B y C. El interruptor C está conectado al interruptor A y al interruptor B a través de enlaces directos. Pero hay otro enlace (marcado en rojo) que va del Interruptor A al Interruptor B. Si no se aplica el Protocolo de Spanning Tree en este escenario, habría un bucle de datos y, por lo tanto, una congestión de transmisión en la red.
Pero si se emplean conmutadores habilitados para STP, el enlace L3 está efectivamente bloqueado para transmitir cualquier dato. Está muy conectado a los interruptores A y B y sigue escuchando la red. Si los enlaces L1 o L2 fallan, este enlace (L3) se activa automáticamente. Esto proporciona redundancia de enlace y redundancia de conmutación en la red.
De forma similar, los conmutadores C, D, E, F y G también pueden proporcionar redundancia de enlace si están conectados como se muestra en el diagrama anterior y se emplean conmutadores habilitados STP / RSTP.
Elegir la raíz:
Elegir el Root Bridge / Root Switch es un proceso importante en Spanning Tree Protocol. Es con referencia al Root Switch que todos los demás switches determinan su mejor ruta de costo. El Root Switch es el interruptor de referencia central. En nuestro diagrama anterior, el Switch C podría considerarse como el Root Bridge ya que está en la ubicación central.
Generalmente, el interruptor de raíz se elige seleccionando el interruptor con la ID de puente más baja. Es posible (y recomendado) seleccionar manualmente el interruptor raíz. Si no se selecciona manualmente, los conmutadores elegirán un conmutador raíz. Si falla el conmutador raíz, todos los demás conmutadores repiten el proceso de elección y seleccionan un nuevo conmutador raíz entre los conmutadores disponibles. Los otros conmutadores de la red se denominan conmutadores designados.
Costos de enlace:
Hay un cierto costo asignado a cada enlace. Por ejemplo, a los enlaces de mayor ancho de banda (1000 Mbps) que están directamente conectados / cerca de la raíz se les asigna un costo menor (y) ancho de banda inferior (10 Mbps), los enlaces que tienen múltiples saltos lejos de la raíz tienen un costo mayor. Una vez que se estiman los costos del enlace, STP / RSTP determina las conexiones de menor costo desde cada conmutador designado al conmutador raíz para determinar la ruta con el costo más bajo. También bloquea todos los otros enlaces de mayor costo para evitar el bucle en la red.
Mensajes de BPDU:
BPDU significa unidades de datos de protocolo de puente. BPDU, son mensajes (en un cierto formato) que se intercambian entre los conmutadores que participan en el proceso STP / RSTP. Los conmutadores transmiten mensajes BPDU entre ellos de forma continua (después de cada dos segundos, por ejemplo) para intercambiar su comprensión de la topología de red / rutas / costos de enlace, etc. Establecen las mejores conexiones de ruta (menos costo) al conmutador raíz con la ayuda de mensajes BPDU obtenidos de otros conmutadores.
Siempre que haya un cambio en los parámetros de red (enlace / interruptor hacia abajo, nuevo enlace / interruptor nuevo agregado, etc.), se detectará y el conmutador raíz enviará BPDU de cambio de topología a todos los conmutadores / puertos del conmutador. Los conmutadores designados ajustan sus tablas de filtrado / reenvío con esta información para determinar la nueva ubicación / rutas a las estaciones finales (computadoras).
RSTP – Protocolo de árbol de expansión rápida:
Los procesos anteriores son comunes para STP / RSTP y MSTP. Con STP, la detección y reconfiguración de los cambios en la topología de la red (cuando se corta un cable / se agrega un nuevo interruptor) lleva algo de tiempo, como 30-50 segundos. Dado que muchas aplicaciones críticas / sensibles al tiempo se están ejecutando en la LAN, este período inactivo puede no ser aceptable. Por lo tanto, el protocolo Rapid Spanning Tree (RSTP) se concibió para solucionar este problema (RSTP demora entre 5 y 6 segundos en actualizar y reconfigurar la nueva topología / rutas de la red).
En RSTP, el estado del enlace de cada puerto se supervisa de manera proactiva (en lugar de esperar los mensajes de BPDU) para detectar cambios en la topología de la red. RSTP es compatible con los conmutadores STP.
Los puertos Switch que participan en RSTP tienen tres estados: descartar (no acepta ni reenvía ningún dato pero escucha mensajes BPDU), aprendizaje (una vez que se detecta el cambio de topología de red / solicitud de activación a través del mensaje BPDU y la creación de la tabla de filtrado / reenvío) se inicia) y reenvío (los puertos RTSP comienzan a aceptar y reenviar paquetes / marcos de datos).
MSTP – Protocolo múltiple Spanning Tree:
MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol) puede mapear un grupo de VLAN en una sola instancia de múltiples árboles de expansión (MSTI). Lo que significa que el protocolo Spanning Tree se aplica por separado para un conjunto de VLAN en lugar de toda la red. Diferentes conmutadores raíz y diferentes parámetros STP se pueden configurar individualmente para cada MSTI. Entonces, un enlace puede estar activo para un MSTI y el otro enlace activo para el segundo MSTI. Esto permite cierto grado de equilibrio de carga y, en general, se utilizan dos MSTI en la red para una implementación más fácil.