AyGR 2024 - TP Spanning Tree

Fecha de entrega: Chivilcoy: 22/09/2024. Luján: 30/09/2024.

Spanning Tree Protocol (STP) es un protocolo que permite la existencia de enlaces redundantes en una red de capa dos del modelo OSI, evitando a su vez la formación de bucles de conectividad que impactan seriamente en la performance de la red. El protocolo basa su funcionamiento en transformar lógicamente cualquier topología de red a un árbol de expansión mínima. Categorías ISO: FCAPS.

Experiencia de laboratorio

  1. Conectar los switches (o al menos un enlace entre ellos mediante un Hub, a fin de lograr capturar el tráfico intercambiado) por el momento de forma tal que no genere un loop.
  2. Acceder a la interfaz administrativa del switch en http://admin:admin@10.90.90.90/
  3. Crear un loop de interconexión y observar el comportamiento de la red, por ejemplo, intentando acceder a la interfaz web de uno de los switches involucrados.
  4. En el menú de configuración, dirigirse a L2 Features » Spanning Tree » STP Bridge Global Settings y establecer STP State en Enabled y STP Version en STP. Aplicar la configuración (Atención: la interfaz tiene varios botones para aplicar configuración en la misma página, se debe utilizar aquel que este más próximo a la opción modificada).
  5. Visualizar el estado del bridge para el protocolo STP en L2 Features » Spanning Tree » STP Instance Settings. Particularmente relevantes son las entradas de: MSTP ID, Root Cost, Root Port y Designated Root Bridge. Visualizar el estado de cada puerto en L2 Features » Spanning Tree » STP Port Settings, luego seleccionar la única instancia existente (CIST), y hacer clic en View.
  6. También se puede ver el estado en particular de cada puerto yendo a L2 Features » Spanning Tree » MSTP Port Information y elegir en los combobox Unit 1, y numero de puerto deseado. Luego hacer clic en Find para visualizarlo.

Trabajo Práctico

  1. Instalar el simulador de redes GNS3 siguiendo las instrucciones en el documento GNS3 Installation.
  2. Iniciar el simulador de red ejecutando, como usuario común, el comando gns3. Si por algún motivo este comando no funcionara, es posible utilizar una interfaz alternativa mediante el navegador web. Para utilizarla, ejecutar el comando gns3server y acceder a la dirección http://localhost:3080/static/web-ui/server/
  3. Descargar e importar en GNS3 el laboratorio disponible en STP_GNS.gns3project
  4. En el laboratorio de GNS3, iniciar una captura de tráfico en cualquiera de los enlaces entre switches.
  5. Acceder a la terminal de configuración de cada switch y, utilizando el comando show spanning-tree, verificar que no se está ejecutando STP en cada uno de ellos.
  6. En las PCs, vaciar las tablas ARP mediante el comando clear arp
  7. Realizar ping desde una PC a otra. ¿Cuántas tramas circulan por el enlace? ¿Qué sucede con el RTT en el ping?
  8. Cerrar la captura (no hace falta guardarla) y detener y volver a ejecutar el laboratorio.
  9. Iniciar una nueva captura de tráfico en cualquiera de los enlaces entre switches.

  10. Acceder a la terminal de configuración de cada switch y habilitar STP ejecutando los siguientes comandos en la terminal de configuración:

    configure terminal
no spanning-tree vlan 1
spanning-tree vlan 1
exit
show spanning-tree brief
  11. Aguardar unos instantes para que se determine el árbol STP y se establezca el estado de los puestos de cada switch.
  12. Detener y guardar la captura como captura-stp.pcap
  13. Obtener el estado de los switches y puertos mediante los comandos:
    show spanning-tree brief
show spanning-tree summary
show spanning-tree
show interfaces description

    Verificar las entradas de: MSTP ID, Root Cost, Root Port y Designated Root Bridge.

  14. En base a la información obtenida y su conocimiento sobre el protocolo STP, determinar:
    1. ¿Cuál fue elegido como switch raíz de la topología? ¿Es el de Bridge-ID más bajo?
    2. ¿Qué interfaz fue seleccionada como puerto raíz en cada switch? ¿Es la de costo más bajo? ¿Es la de Port-ID más bajo? ¿Cuál fue elegida en el switch raíz?
    3. ¿Cuál es el switch y puerto designado de cada enlace?
      ¿Se corresponde con lo esperado según el algoritmo?
    4. ¿En qué estado quedó cada puerto? (disabled/blocking/listening/learning/forwarding)
    5. ¿Cuál es la topología del árbol generado mediante STP?
  15. Seleccionar una de las tramas que portan STP en la captura y detallar en un cuadro los valores de los campos de dicha BPDU.

DESAFÍO: configurar en GNS3 una topología con 4 switches en anillo y uno adicional en el centro, conectado a tres de los restantes. Replicar los puntos 7 a 11 y verificar que los estados finales de los switches y puertos son consistentes con el algoritmo STP.

Guía de Lectura

  1. ¿Cuál es el propósito del Spanning Tree Protocol en redes de área local conmutadas? ¿Qué inconveniente/s resuelve?
  2. Describa la operatoria del protocolo mediante una serie de pasos, incluyendo la selección del conmutador raíz, la determinación del costo de los caminos, la determinación de puertos raíz, puertos designados y, finalmente, puertos bloqueados. Mencione, además, cómo se resuelven los casos de equivalencia de costos.
  3. Describa el formato de las PDU utilizadas por el protocolo. ¿A qué dirección multicast se remiten las tramas que encapsulan BPDUs?
  4. ¿Cómo se determina el costo de cada enlace? ¿Qué valores se han definido en los estándares?
  5. Con respecto a STP, ¿en qué estados puede estar cada puerto de un switch?
  6. ¿Cuándo se puede afirmar que STP ha convergido en una red conmutada?
  7. ¿Es posible disponer de enlaces redundantes de capa 2 sobre una red conmutada, sin utilizar algún protocolo de tipo STP?
  8. En la actualidad, el uso de STP en redes de área local está desaconsejado y han surgido evoluciones y reemplazos que resuelven varias de sus falencias. En función de ello, ¿cuáles son los protocolos modernos que reemplazan a STP? ¿qué mejoras incorporan?
Algorhyme    

I think that I shall never see,
a graph more lovely than a tree.
A tree whose crucial property,
is loop-free connectivity.

A tree that must be sure to span
so packets can reach every LAN.

  

First, the root must be selected.
By ID, it is elected.
Least-cost paths from root are traced.
In the tree, these paths are placed.

A mesh is made by folks like me,
then bridges find a spanning tree.

- Radia Perlman (inventora del STP)

Bibliografía sugerida

Referencias