🗊Презентация STP Overview STP

STP (Spanning Tree) 802.1D

STP Overview STP is a Layer 2 link management protocol that provides path redundancy while preventing undesirable loops in the network. For a Layer 2 Ethernet network to function properly, only one active path can exist between any two stations. Spanning tree operation is transparent to end stations, which cannot detect whether they are connected to a single LAN segment or a switched LAN of multiple segments.

Для того чтобы определить какие порты заблокировать, а какие будут forward, STP выполняет следующее: Для того чтобы определить какие порты заблокировать, а какие будут forward, STP выполняет следующее: Выбор корневого моста (Root Bridge) Определение корневых портов (Root Port) Определение выделенных портов (Designated Port)

ROOT - только Root может генерировать BPDU Остальные свичи в топологии могут только обмениваться ими. Если по каким-то причинам root перестает отсылать BPDU (high cpu..), остальные будут молчать. - Root контролирует различные таймеры STP - Root информирует L2-топологию об изменениях ("Topology Changed")

BRIDGE-ID Корневым становится коммутатор с наименьшим идентификатором моста (Bridge ID). Bridge-ID - комбинация из Bridge priority и mac default priority 32768 (<0-61440> bridge priority in increments of 4096) Bridge ID: 32768-00-11-22-33-44-55

Когда новый свитч включается в топологию, он объявляет себя Root и начинает рассылать BPDU Когда новый свитч включается в топологию, он объявляет себя Root и начинает рассылать BPDU

Выборы Root: 1. Все свитчи в топологии обмениваются BPDU 2. Bridge Priority сравнивается первой 3. Если находится свитч c наименьшей Priority, то процесс выборов останавливается и он назначается Root 4. Если все Priority одинаковы, то свитчи сравнивают свои mac-адреса. Т.к все они имеют уникальные mac-адреса, то один из них окажется численно наименьшим, и свитч с этим mac будет Root

Root Bridge: все его порты будут переведены forwarding-designated состояние.

Состояния портов: Blocking — блокирование Listening — прослушивание Learning — обучение Forwarding — пересылка

Роли портов: Root Port — корневой порт коммутатора (порт, который имеет наиболее быстрый путь к Root Bridge) Designated Port — назначенный порт сегмента (каждый коллизионный домен имеет один такой порт) Non-designated Port — неназначенный порт сегмента (Blocked)

COST Speed Cost 4 Мбит/с 250 10 Мбит/с 100 16 Мбит/с 62 100 Мбит/с 19 1 Гбит/с 4 2 Гбит/с 3 10 Гбит/с 2

Свитчи всегда передают cost до Root Bridge соседям, так как они его видят Свитчи всегда передают cost до Root Bridge соседям, так как они его видят

BPDU

Spanning Tree Layer 2 Interface States

When the spanning tree algorithm places a Layer 2 interface in the forwarding state, the following process occurs: 1. The Layer 2 interface is put into the listening state while it waits for protocol information that suggests it should go to the blocking state. 2. The Layer 2 interface waits for the forward delay timer to expire, moves the Layer 2 interface to the learning state, and resets the forward delay timer. 3. In the learning state, the Layer 2 interface continues to block frame forwarding as it learns end station location information for the forwarding database. 4. The Layer 2 interface waits for the forward delay timer to expire and then moves the Layer 2 interface to the forwarding state, where both learning and frame forwarding are enabled.

Blocking State

Listening State

Learning State

Forwarding State

Disabled State

DEFAULTS

Enabling STP By default, spanning tree is enabled on all the VLANs.

Switch# show spanning-tree vlan 200 Switch# show spanning-tree vlan 200 VLAN200 is executing the ieee compatible Spanning Tree protocol Bridge Identifier has priority 32768, address 0050.3e8d.6401 Configured hello time 2, max age 20, forward delay 15 Current root has priority 16384, address 0060.704c.7000 Root port is 264 (FastEthernet5/8), cost of root path is 38 Topology change flag not set, detected flag not set Number of topology changes 0 last change occurred 01:53:48 ago Times: hold 1, topology change 24, notification 2 hello 2, max age 14, forward delay 10 Timers: hello 0, topology change 0, notification 0 Port 264 (FastEthernet5/8) of VLAN200 is forwarding Port path cost 19, Port priority 128, Port Identifier 129.9. Designated root has priority 16384, address 0060.704c.7000 Designated bridge has priority 32768, address 00e0.4fac.b000 Designated port id is 128.2, designated path cost 19 Timers: message age 3, forward delay 0, hold 0 Number of transitions to forwarding state: 1 BPDU: sent 3, received 3417

Configuring the Port Priority

Configuring STP Port Cost

Switch(config)# [no] spanning-tree vlan vlan_ID priority bridge_priority Switch(config)# [no] spanning-tree vlan vlan_ID priority bridge_priority Switch(config)# [no] spanning-tree vlan vlan_ID hello-time hello_time

STP  features STP  features

PortFast Portfast — функция, которая позволяет порту пропустить состояния listening и learning и сразу же перейти в состояние forwarding. Настраивается на портах уровня доступа, к которым подключены пользователи или сервера. Цель функции PortFast минимизировать время, которое необходимо для того чтобы порт перешел в состояние forward. Поэтому она эффективна только когда применена к портам, к которым подключены хосты. Если включить PortFast на портах, которые соединены с другими коммутаторами, то есть риск создания петли. Включение этой функции, так же препятствует возникновению сообщений о изменении состояния порта TCN BPDU (topology change notification Bridge Protocol Data Unit)

PortFast BPDU filtering По умолчанию STP отсылает BPDU со всех портов в независимости включен ли portfast или нет. Filtering позволяет избежать передачи BPDU на порты с включенным portfast режимом. Применяется на все portfast порты, включается глобально.

Configuring PortFast Синтаксис команды для настройки Port Fast на интерфейсе: sw(config-if)# spanning-tree portfast [disable | trunk] Настройка Port Fast на access-интерфейсе: sw(config)#interface fa0/1 sw(config-if)# spanning-tree portfast Настройка Port Fast на интерфейсе, который работает в режиме trunk (тегированый порт): sw(config)#interface fa0/1 sw(config-if)# spanning-tree portfast trunk Если на интерфейсе, который работает в режиме транка выполнить команду без параметра trunk, то функция Port Fast не будет применена. Функцию Port Fast можно настроить глобально на всех интерфейсах в режиме access: sw(config)#spanning-tree portfast default Отключить Port Fast на интерфейсе: sw(config-if)# spanning-tree portfast disable

UplinkFast

Как только свитч переключается на альтернативный линк, он начинает отправлять пакет в mcast группу, один для каждой записи из EARL-таблицы. Как только свитч переключается на альтернативный линк, он начинает отправлять пакет в mcast группу, один для каждой записи из EARL-таблицы. EARL-таблица. EARL-asic создает и обновляет таблицу соответствия mac-port в CAM Свитчи апдейтят EARL-таблицу и это позволяет использовать новый путь почти мгновенно. Когда коннект с root-портом восстанавливается, свитч ждет период равный 2 задеркам пересылки + 5 секунд до того как перевести этот линк в forwarding

BackboneFast Позволяет быстрее найти альтернативный путь, после изменения топологии. Для того чтобы функция работала, необходимо включить её на всех коммутаторах в сети. Настройка BackboneFast: sw(config)# spanning-tree backbonefast

Loop Guard Одна из проблем с STP, это то что само оборудование которое его использует может быть причиной сбоя и быть причиной создание петли. Для предотвращения подобных сбоев и был создана команда Loop Guard

Loop Guard - обеспечивает дополнительную защиту на 2 уровне от возникновения петель. STP петля возникает когда блокированный порт в избыточной топологии ошибочно переводится в состояние forwarding(передачи). Это может возникнуть например когда блокированный STP порт перестаёт получать BPDU. Так как работа протокола STP полагается на постоянное присутствие BPDU пакетов в сети.(Designated (назначенный) порт постоянно должен передавать BPDU пакеты а non-designated должен их получать). Как только на порт перестают поступать BPDU STP понимает это как изменение топологии и исчезновение петли и переводит порт в состояние forwarding. В случае использования Loop Guard порт после прекращения получения пакетов BPDU переводится в состояние loop-inconsistent и остаются по прежнему блокированным. А в логах появится следующее сообщение: Loop Guard - обеспечивает дополнительную защиту на 2 уровне от возникновения петель. STP петля возникает когда блокированный порт в избыточной топологии ошибочно переводится в состояние forwarding(передачи). Это может возникнуть например когда блокированный STP порт перестаёт получать BPDU. Так как работа протокола STP полагается на постоянное присутствие BPDU пакетов в сети.(Designated (назначенный) порт постоянно должен передавать BPDU пакеты а non-designated должен их получать). Как только на порт перестают поступать BPDU STP понимает это как изменение топологии и исчезновение петли и переводит порт в состояние forwarding. В случае использования Loop Guard порт после прекращения получения пакетов BPDU переводится в состояние loop-inconsistent и остаются по прежнему блокированным. А в логах появится следующее сообщение: • %SPANTREE-2-LOOPGUARD_BLOCK: Loop guard blocking port FastEthernet0/15 on VLAN0037.

conf t conf t spanning-tree guard loop Router(config)#interface gigabitEthernet 1/1 Router(config-if)#spanning-tree guard loop Чтобы включить Loop guard глобально: Router(config)#spanning-tree loopguard default

show spanning-tree summary show spanning-tree summary Router#show spanning-tree summary Switch is in pvst mode Root bridge for: none EtherChannel misconfig guard is enabled Extended system ID is disabled Portfast Default is disabled PortFast BPDU Guard Default is disabled Portfast BPDU Filter Default is disabled Loopguard Default is enabled UplinkFast is disabled BackboneFast is disabled Pathcost method used is short

UDLD UDLD — использует сообщения канального уровня для того чтобы обнаружить ситуацию когда коммутатор более не получает кадры от соседа. Коммутатор передающий интерфейс которого не вышел из строя, переводится в состояние err-disable.

LoopGuard vs UDLD