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Curso Superior de Tecnologia em
Redes de Computadores Disciplina: Roteamento Aluno: Judá Fernandes Matrícula: 2008.1.405.0282
STP, RSTP e MSTP Protocolos de camada de enlace
Trabalho apresentado como requisito para obtenção de parte da nota do segundo bimestre da disciplina de Roteamento, lecionada pelo Professor Dhiego Fernandes Carvalho.
Natal – RN 08 de Julho de 2010 Sumário: 1. Introdução........................................................................................ .........pág. 03 2.
Protocolo
STP.............................................................................................pá g. 0 3.
Protocolo
RSTP...........................................................................................pág
5 .0 4.
Protocolo
MSTP...........................................................................................pá g. 0 5. Conclusão......................................................................................... ...........pág. 0 6. Referências....................................................................................... ...........pág. 0 1. Introdução Em redes com switches e/ou bridges é comum a ocorrência de “anéis” de rede, onde pode ocorrer mais de um caminho para um mesmo dispositivo, dentro da mesma VLAN. Isso torna evidente a possibilidade de loops infinitos de pacotes dentro da mesma rede, devido à redundância de caminhos, causando aumento intenso de tráfego e comprometendo o funcionamento satisfatório do sistema. O STP, Spanning Tree Protocol é um protocolo de camada de enlace que atua em switches e bridges e existe como uma solução essencial para o problema de formação de loops em VLANS. O RSTP e o MSTP derivaram do STP e apresentam melhoras em relação ao seu predecessor, permitindo um maior número de funcionalidades, além de melhor tempo de resposta. 2. Protocolo STP Quando switches são colocados em cascata, ocorre o iminente risco de congestionamento da rede devido ao loop gerado com isso. O protocolo STP segue um passo a passo que o permite aprender rotas para VLANS próximas e escolher caminhos para os pacotes que não ofereçam risco de loop indesejado. As “decisões” do STP acerca dos caminhos a serem tomados pelos pacotes funcionam e são aplicadas nos switches e hubs, utilizando uma linguagem própria: a Unidade de Dados do Protocolo Bridge (Bridge Protocol Data Units - BDPU). Essa unidade de dados trafega entre os dispositivos através de broadcast, contendo informações que identificam os dispositivos [switches e bridges] e suas interfaces. Dentro da rede onde o protocolo STP deve rodar, deverá haver um dispositivo destinado a executar essas operações. Um dos dispositivos escolhido para tal operação [além da sua função nativa] e a escolha da forma como os pacotes serão transferidos de um dispositivo a outro será feita a partir da visão deste dispositivo, denominado Root Bridge. Tipos de BDPU’s trocadas entre dispositivos:
5 - CBDPU: transporta dados de configuração do protocolo STP; -TCN: avisa os dispositivos acerca de mudanças na topologia; - TCA: responde que recebeu a notificação [acknowledgement] Inicialmente, são trocadas informações de identificação de cada dispositivo. Cada um possui um ID próprio. Identificados estes, será escolhido o Bridge Root aquele que tiver o menor ID. O segundo critério para escolha do Bridge Root é o endereço físico [MAC]. Escolhido o Bridge Root, inicia-se o “desenho” da árvore STP. Neste processo, algumas portas, que possuem levam a caminhos redundantes, serão bloqueadas. As portas dos dispositivos podem assumir 3 estados: Porta raiz: aquela que está mais perto do Root Bridge; Porta Designada: a porta que receberá pacotes e encaminhará pela Porta Raiz; Porta não-designada: porta bloqueada devido a redundância. Ela permanece neste até que uma porta designada perca conectividade.
As portas dos dispositivos bridge possuem 4 estágios de funcionamento: Blocking [Parado, bloqueado]: quando a porta está bloqueada para transmissão de pacotes, entretanto, recebe e investiga as unidades de dados do protocolo (está pronta para assumir o lugar de porta correspondente, indo para o estado listening); Listening – [escutando] a porta apenas recebe pacotes BDPU, mas apenas analisa;
5 Learning – [aprendendo] a porta “aprende” o MAC dos dispositivos diretamente conectados e continua recebendo e investigando BDPU’s; Forwarding – [encaminhando] a porta está totalmente funcional, enviando e recependo pacotes.
3. Protocolo RSTP ●
O protocolo Rapid Spanning-Tree é definido no padrão LAN IEEE 802.1w. O padrão e o protocolo introduzem novos recursos: Esclarecimento sobre estados e funções das portas; ● Definição de um conjunto de tipos de links que podem passar rapidamente ao estado de encaminhamento; ● Conceito de permitir que os switches de uma rede convergente gerem BPDUs em vez de retransmitir as BPDUs da bridge raiz. O estado de "bloqueio" de uma porta foi renomeado para estado de "descarte". A função de uma porta de descarte é a de uma porta alternativa. A porta de descarte pode se tornar a porta designada se a porta designada do segmento falhar. Os tipos de link foram definidos como ponto-a-ponto, borda e compartilhado. Essas mudanças permitem uma descoberta rápida de falhas de link em redes comutadas. Os links ponto-a-ponto e borda podem passar para o estado de encaminhamento imediatamente. Com essas alterações, a convergência da rede não deve levar mais do que 15 segundos. Com o tempo, o protocolo Rapid Spanning-Tree, IEEE 802.1w, substituirá o Spanning-Tree Protocol, IEEE 802.1d.
4. Protocolo MSTP 5. Conclusão Em suma, o protocolo STP e seus derivados trabalham para melhorar consideravelmente o desempenho de uma VLAN, eliminando o problema de loops. Isso é resolvido através da sua arquitetura em “árvore”, construída através das informações obtidas com a troca de pacotes BDPU. Quando um switch, que tem o STP rodando, detecta um caminho redundante para um mesmo destino, uma das duas portas de saída é eliminada. As portas dos dispositivos são reconfiguradas
5 sempre que a topologia da rede é mudada e, além disso, mensagens multicast de BDPU’s são trocadas periodicamente.
Referências: - Kurose, James F. e Keit W. Ross: Redes de Computadores e a Internet: Uma abordagem top-down. – 3 ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2006. - Tanenbaum, Andrew S. : Redes de Computadores – 4 ed. São Paulo: Editora Campus, 2006. - CCNA Exploration 4.1 [http://netacad.cisco.net] - Wikipedia [http://en.wikipedia.org/wiki/spanning_tree_protocol] - Guia de Estudo || Cisco CCNA [http://www.bentow.com.br] - ANSI/IEEE Std 802.1D [http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.1D1998.pdf] - Blog CCNA – [http://blog.ccna.com.br]
