protokół STP

[matt]

protokół STP -(ang. Spanning Tree Protocol), którego zadaniem jest zapobieganie pętli ramek, jakie mogę powstać w przypadku użycia nadmiarowej ilości połączeń pomiędzy przełącznikami.

Aby można było wykorzystać większą ilość połączeń, możemy albo wyłączyć protokół STP, co jest bardzo ryzykowne.

Konfiguracja takiej funkcjonalności opisanej w standardzie 802.3ad jest specjalnie skomplikowana, dlatego zanim ja zrealizujemy no to kilka słów na temat metod takiego łączenia portów. Do dyspozycji mamy dwie drogi, albo statyczną konfigurację bez użycia protokołów sieciowych, lub też dynamiczną, z wykorzystaniem jednego z dwóch protokołów sieciowych, które taką agregację, takie łączenie umożliwiają. Metoda statyczna ma tę przewagę nad dynamiczną, że nie wykorzystuje do tego żadnych protokołów sieciowych, dzięki temu w naszej sieci nie wysyłane są dodatkowe dane generowane przez te protokoły.

W przypadku agregacji dynamicznej, stosuje się protokoły PAgP (ang. Port Aggregation Protocol) oraz LACP (ang. Link Aggregation Control Protocol). Zasadnicza różnica między nimi jest taka, że ten pierwszy jest własnością CISCO i wspierany jest tylko na urządzeniach tej firmy, chociaż najnowsze urządzenia mogą go już nie obsługiwać, drugi natomiast to standard otwarty, z którego korzystają wszystkie urządzenia, w tym również urządzenia CISCO. Zasadniczo działanie tych protokołów jest zbliżone dlatego decyzja, który wybrać zależy tak naprawdę od tego jakie urządzenia macie w swojej sieci. Jeśli macie sprzęt tylko CISCO to śmiało możecie zastosować protokół PAgP, jeśli w sieci macie mieszankę, albo tylko sprzęt innych marek no to wyboru nie ma i należy użyć protokołu LACP.

Wiecej znajdziesz tutaj na temat protokołu STP  ale ostrzegam jednak, że wchodzi to na taki poziom zagłębiania się w szczegóły, że mózg może eksplodować od nadmiaru wiedzy…). - https://www.nastykusieci.pl/stp-wprowadzenie/


1. Bazować będziemy na topologii trójkąta, która już się wcześniej pojawiła. Adresy MAC przedstawiane są dal prostoty w skróconej formie. Ponadto dopisane zostały priorytety do poszczególnych przełączników – jest to jeden z elementów mechanizmu STP, o którym zaraz sobie powiemy:

Topologia bazowa z przełącznikami połączonymi w trójkąt

Podstawowym komponentem działania STP jest specjalna ramka, którą przełączniki będą między sobą przesyłać. Mowa tu o BPDU (ang. Bridge Protocol Data Unit). W ramce BPDU w polu „Bridge ID” znajdziemy między innymi adres MAC oraz priorytet przełącznika, który taką ramkę nadał:

Pola zawarte w ramce BPDU

Bridge ID to nic innego jak zestawienie priorytetu danego przełącznika z jego adresem MAC. W przypadku przełącznika A będzie to zatem „32768:AA:AA”. Warto w tym przypadku nadmienić, że priorytet 32768 jest priorytetem domyślnym dla każdego przełącznika.

STP - statusy portów

Designated Port (DP) czyli port w stanie forwarding. Oznacza to po prostu, że jest to zwykły, normalnie działający port. Wszystkie porty przełącznika wybranego jako Root Bridge będą zawsze portami Designated

2. Przełączniki w pierwszym etapie będą wysyłać między sobą ramki BPDU:

Przełączniki przesyłające między sobą BPDU

Celem takiej wymiany jest wybranie tzw. root bridge’a czyli korzenia naszego drzewa rozpinającego. Zasada jest taka, że to przełącznik z najniższym Bridge ID zostanie wybrany jako Root Bridge.

3. W naszym przykładzie to przełącznik A zostanie wybrany jako Root Bridge. Wszystkie przełączniki mają równy, domyślny priorytet 32768, zatem czynnikiem rozstrzygającym jest najniższy numerycznie adres MAC:

Przełącznik A zostaje wybrany Root Bridgem

4. W STP mamy do czynienia z różnymi statusami portów. Będziemy je poznawać po kolei. Pierwszym z nich jest Designated Port (DP) czyli port w stanie forwarding. Oznacza to po prostu, że jest to zwykły, normalnie działający port. Wszystkie porty przełącznika wybranego jako Root Bridge będą zawsze portami Designated:

Porty na Root Bridge’u uzyskują status Designated Portów

5. W kolejnym etapie pozostałe przełączniki (B & C) muszą określić na podstawie informacji zawartych w przesyłanych BPDU jaka jest najkrótsza ścieżka do Root Bridge’a. W naszym przykładzie sprawa jest oczywista: najkrótsza droga do Root Bridge’a dla przełącznika B wiedzie przez port Gi 0/3, podczas gdy dla przełącznika C przez port Gi 0/6. Porty te będą miały nadany status Root Port (RP) i również będą w stanie forwarding:

Porty w kierunku Root Bridge’a uzyskują status Root Portów

Wspomniałem przed chwilą, że zostanie wybrana najkrótsza ścieżka. Doprecyzujmy to teraz. W przypadku STP najkrótsza ścieżka to tak naprawdę ta, którą najszybciej dotrzemy do Root Bridge’a. Musimy zatem wziąć pod uwagę prędkości danych interfejsów. Sprawa ma się bardzo podobnie do tego co ma miejsce w przypadku np. protokołu routingu OSPF. Szybciej dotrzemy do miejsca docelowego wykonując trzy przeskoki po interfejsach 10 Gbit/s niż jeden przeskok na interfejsie 1 Gbit/s.


Root Port (RP) również będą w stanie forwarding - to porty ktore maja najkrótsza droga do Root Bridge’a.


W STP (802.1D) poszczególne prędkości portów mają przyporządkowane następujące koszty:

10 Mbit/s – koszt 100
100 Mbit/s – koszt 19
1000 Mbit/s – koszt 4

Jeżeli spojrzymy na naszą topologię z tej perspektywy i weźmiemy pod uwagę sumę kosztów interfejsów (wyjściowych na każdym przełączniku) od przełącznika B w kierunku Root Bridge’a to potwierdzi się, że dokonaliśmy dobrego wyboru Root Portu:

Biorąc pod uwagę prędkości poszczególnych interfejsów przełącznik B ma najniższy koszt do Root Bridge’a na porcie Gi 0/3, który przez to staje się Root Portem

Analogicznie sprawa ma się w przypadku przełącznika C. Nadal mamy jednak pętlę. Czas ją wyeliminować.

6. W celu wyeliminowania pętli STP będzie musiało zablokować jeden z portów na łączu między przełącznikiem B oraz C. Który to powinien być port? W pierwszej kolejności zostaną porównane Bridge ID obu przełączników. Switch B ma niższy Bridge ID zatem port po jego stronie uzyska status Designated:

Port Gi 0/4 na przełączniku B uzyskuje status Designated z uwagi na niższy Bridge ID przełącznika B względem przełącznika C

Nie pozostaje nam teraz nic innego jak zablokować port Gi 0/5 na przełączniku C. Port ten będzie miał status Non-Designated Port (NDP) i znajdować się będzie w stanie blocking. Port w stanie blocking nie przesyła żadnych danych poza ramkami BPDU:

Port Gi 0/5 na przełączniku C uzyskuje status Non-Designated i zostaje zablokowany w celu wyeliminowania pętli w sieci

I w ten oto sposób wyeliminowaliśmy pętlę! Zabawa się jednak dopiero zaczyna…

W tym artykule przedstawiłem Ci podstawowe komponenty składające się na STP.




Role Portow STP w tym dziale : https://www.nastykusieci.pl/stp-role-portow/