CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERIAS
Materia: Taller de Redes Avanzadas
Clave: CC325
Sección: D02
Nombre: Valdivia Gonzalez Juan Ignacio
Código: 302480646
Carrera: Ingeniería en Computación.
Objetivo: Verificar la funcionalidad de Spanning Tree Protocol, observar como es que funciona STP, identificando las conexiones redundantes a través de los BPDU’s y comprobar que una vez que el algoritmo elige el que será el nodo raíz, se forma un árbol.
Marco teórico:
Spanning Tree Protocol
Hay 2 versiones del STP: la original (DEC STP) y la estandarizada por el IEEE (IEEE 802.1D), que no son compatibles entre sí. En la actualidad, se recomienda utilizar la versión estandarizada por el IEEE.
Su función es la de gestionar la presencia de bucles en topologías de red. El protocolo permite a los dispositivos de interconexión activar o desactivar automáticamente los enlaces de conexión, de forma que se garantice que la topología está libre de bucles.
Los bucles infinitos ocurren cuando hay rutas alternativas hacia una misma máquina o segmento de red de destino. Los problemas aparecen cuando utilizamos dispositivos de interconexión de nivel de enlace, como un puente de red o un conmutador de paquetes.
Cuando hay bucles en la topología de red, los dispositivos de interconexión de nivel de enlace reenvían indefinidamente las tramas Broadcast y multicast, al no existir ningún campo TTL (Time To Live, Tiempo de Vida) en la Capa 2. Se consume entonces una gran cantidad de ancho de banda, y en muchos caso la red queda inutilizada. Un router, por el contrario, sí podría evitar este tipo de reenvíos indefinidos. STP permite solamente una trayectoria activa a la vez entre dos dispositivos de la red (esto previene los bucles) pero mantiene los caminos redundantes como reserva, para activarlos en caso de que el camino inicial falle.
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
Una de estas variantes es el Rapid Spanning Tree Protocol.
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. Cuando ocurre uno de estos cambios, el puente raíz actual redefine la topología del árbol de expansión o se elige un nuevo puente raíz.
Funcionamiento
Este algoritmo cambia una red física con forma de malla, en la que existen bucles, por una red lógica en árbol en la que no existe ningún bucle
El protocolo establece identificadores por puente y elige el que tiene la prioridad más alta, como el puente raíz. Este puente raíz establecerá el camino de menor coste para todas las redes. Después, entre todos los puentes que conectan un segmento de red, se elige un puente designado, el de menor coste (se elige el que tenga el menor identificador “direccion MAC”), para transmitir las tramas hacia la raíz. En este puente designado, el puerto que conecta con el segmento, es el puerto designado y el que ofrece un camino de menor coste hacia la raíz, el puerto raíz.
BPDU
Los puentes utilizan tramas especiales llamadas Bridge Protocol Data Units (BPDUs) para intercambiar información acerca de Bridge IDs y costos de trayectorias (root path costs).
Un puenta envía una trama BPDU usando su MAC address como dirección fuente y como destino la dirección multicast 01:80:C2:00:00:00 ahora en delante conocida como STP multicast address.
Hay 3 tipos de BPDUs:
Configuration BPDU (CBPDU), utilizada para el cómputo del Spanning Tree.
Topology Change Notification (TCN) BPDU, utilizada para anunciar cambios de topología
Topology Change Notification Acknowledgment (TCA) Cofirmación de TCN
Las BPDUs son enviadas de forma regular (por default cada dos segundos)
Cuando un dispositivo de red se conecta a un puerto del puente/switch este no envia datos de forma instantánea, en vez se comienza el proceso para determinar primero como se afecta la topología y finalmente elegir el estado en que quedará el puerto.
Estado de los puertos
Estados en los que puede estar un puerto
Bloqueo: En este estado sólo se pueden recibir BPDU’s. Las tramas de datos se descartan y no se actualizan las tablas de direcciones MAC(mac-address-table).
Escucha: A este estado se llega desde Bloqueo. En este estado, los switches determinan si existe alguna otra ruta hacia el puente raíz. En el caso que la nueva ruta tenga un coste mayor, se vuelve al estado de Bloqueo. Las tramas de datos se descartan y no se actualizan las tablas ARP. Se procesan las BPDU.
Aprendizaje: A este estado se llega desde Escucha. Las tramas de datos se descartan pero ya se actualizan las tablas de direcciones MAC(aquí es donde se aprenden por primera vez). Se procesan las BPDU.
Envío: A este estado se llega desde Aprendizaje. Las tramas de datos se envían y se actualizan las tablas de direcciones MAC (mac-address-table). Se procesan las BPDU.
Desactivado: A este estado se llega desde cualquier otro. Se produce cuando un administrador deshabilita el puerto o éste fallan. No se procesan las BPDU
Material:
Laptop con interfaz Ethernet y puerto Serial RS-232C
Switches Cisco CS-1912-A
Cables cruzados UTP p/ Ethernet
Cables derechos UTP
Procedimiento:
Armar la maqueta propuesta en el diagrama asegurándose de usar los puertos 100 Base T para la interconexión de los switches.
Diagrama:
El equipo tenia la consola con la dirección: 148.202.10.11 y el switch con la dirección: 148.202.10.1
Conectamos el switch y la computadora, configuramos el swith con el programa putty:
Ya conectados en red los tres switches con con las computadoras se hace ping entre ellas
Nosotros enviamos:
Ping –C 5000 + (dirección)
Esta instrucción manda 5000 pines en automático
Verificando conectividad:
Comando ping de PC1 a PC2 y PC3
Ping de PC1, PC2 y PC3 a SW1, SW2 y Sw3
Switch root se trato de identificar
Una vez que verificamos que para el switch raíz los dos puertos (A y B) estaban activos y para el switch 3 solo funcionaba el puerto A.
Forzamos el cambio de topología para verificar la funcionalidad de STP, así nuestro equipo dejó de ser la raíz y cambio de Bridge ID.
En total tardó entre 34s y 42s en generar un nuevo switch root.
Cambiamos la configuración de los puertos de interconexión del default STP a RSTP y también cambiamos al swicth root se perdio un solo ping
