STP - Protocolo de Spanning Tree Explicado

O que é STP?

por favor é um protocolo de gerenciamento de link projetado para oferecer suporte a links redundantes que interrompem a comutação de loops na rede STP. É um protocolo de Camada 2 executado em pontes e switches, que deve ser habilitado nas interfaces de switch. Protocolos STP padronizados IEEE como IEE 802.1D. A forma completa do STP é Spanning Tree Protocol.

Neste tutorial de rede, você aprenderá:

Por que precisamos de STP?

Aqui estão algumas situações em que o Spanning Tree Protocol é importante:

  • A confiabilidade (tolerância a falhas) da rede é aumentada exponencialmente com a introdução de redundância.
  • Os switches inundam o tráfego por todas as portas, quando o tráfego precisa ser enviado a um destino que ainda não é conhecido.
  • O tráfego de broadcast e multicast é encaminhado para todas as portas, exceto a porta na qual o tráfego chegou.
  • O Spanning-Tree Protocol é usado para criar uma topologia lógica sem loop a partir de uma topologia física que possui loops.

Como funciona o STP? Exemplo

Spanning trees usam um algoritmo para pesquisar os links redundantes na LAN e selecionar os melhores caminhos. É usado principalmente para colocar todos os links em encaminhamento ou bloqueio.

Após esse processo, todos os links sem um link redundante provavelmente estarão no estado de encaminhamento. Os links redundantes que não fossem tão bons quanto os links selecionados estariam bloqueando. Spanning Tree nunca usa vários links para o mesmo destino. Não há recurso de compartilhamento de carga com Spanning Tree.

Tipos de STP:

Aqui estão os diferentes tipos de protocolos de Spanning Tree:

Padrão Descrição Abreviação
IEEE 802. 1D.Prevenção de Loop
Reconfiguração automática da árvore em caso de quaisquer alterações
Convergência lenta (até 50 bps)
por favor
IEEE 802. 1w Protocolo de árvore de expansão rápida
  • STP aprimorado com convergência mais rápida
  • Compatível com versões anteriores com STP
RSTP
IEEE 802. 1Q LAN Virtual
Definindo 1 spanning tree comum para todas as VLANs
CST
Cisco Proprietary Por VLAN Spanning Tree
  • 1 instância STP por VLAN
  • PVST + é uma variante melhorada de PVST
PVRST + ouR-PVST +
Cisco ProprietaryPor VLAN Rapid Spanning TreePVRST + ouR-PVST +
IEEE 802.1sProtocolo Multiple Spanning Tree
Várias instâncias de VLAN mapeadas para 1 STP.
MSTP ouMl STP

Critérios para Spanning Tree:

Os três critérios para o loop Spanning Tree ajudam a decidir se a interface está no estado de encaminhamento:

  • Todas as interfaces na ponte raiz devem ser colocadas em um estado de encaminhamento.
  • Para outras pontes que não são a ponte raiz, a porta que está mais próxima da ponte raiz é colocada em um estado de encaminhamento.
  • A ponte com a menor distância admin para a ponte raiz é conhecida como ponte designada.

Estágio do protocolo STP

Os quatro estágios dos estados de Spanning-Tree Port são:

Estágios de STP



pegue o comprimento de uma corda

Estado de bloqueio

O estado de bloco é uma porta não designada e nunca participa do encaminhamento de quadros. Seu limite de tempo é de 20 segundos ou ilimitado. Uma interface sempre entra no estado de bloqueio quando você ativa o STP.

Estado de escuta

O estado de escuta é o primeiro estado. É uma interface que é inserida após o estado de bloqueio. A interface ajuda você a determinar que a interface que deve participar do encaminhamento de quadros.

O estado de escuta executa as seguintes funções:

  • Descarta frames recebidos na porta
  • Não aprende endereços
  • Recebe BPDUs

Estado de aprendizagem

O estado de aprendizagem ajuda a se preparar para participar do encaminhamento de quadros. A interface nos permite entrar no estado de aprendizagem a partir da lista de escuta.

O estado de aprendizagem executa as seguintes funções:

  • Descarta frames recebidos na porta
  • Recebe BPDUs
  • Aprende endereços

Estado de encaminhamento:

Uma interface no estado de encaminhamento forma os quadros de encaminhamento. Esta interface entra no estado de encaminhamento a partir do estado de aprendizagem, que executa as seguintes funções:

  • Recebe e encaminha quadros que são recebidos na porta
  • Aprende endereços
  • Recebe BPDUs

Estado Desabilitado

Este estado não participa do loop Spanning Tree porque a porta está desabilitada administrativamente e seu tempo também é ilimitado.

Uma interface desativada executa as seguintes funções:

  • Descarta frames recebidos na porta
  • Não aprende endereços
  • Não recebe BPDUs

Termos importantes usados ​​no Spanning Tree Protocol

Aqui estão alguns termos importantes usados

Ponte:

Bridge é um componente importante do VTP, que conecta dois ou mais segmentos de LAN.

Ponte raiz (RB):

É a ponte que oferece um ponto de interconexão para todos os segmentos. Todas as pontes em uma LAN têm um caminho para a raiz. O STP permite que você selecione a ponte raiz automaticamente. Porém, se o administrador da rede STP quiser, ele pode alterar a RB de acordo com a rede.

Ponte não raiz (NRB):

Uma ponte raiz do meio-dia é qualquer ponte que não seja a ponte raiz.

Porta raiz (RP):

A porta raiz é uma porta que leva em direção à ponte raiz.

Porta Designada (DP):

Cada segmento de LAN tem 1 porta designada. Cada ponte também recebe os quadros de DP e os encaminha por meio de seu RP em direção à ponte raiz.

ID da porta:

O ID da porta ajuda você a decidir a porta raiz. Ele consiste em um valor de prioridade de 1 byte configurável e um número de porta exclusivo de cada ponte.

Custo do caminho (PC):

O Path Cost, também conhecido como PC, ajuda a decidir a melhor topologia em relação à velocidade de encaminhamento. O STP usa o conceito de Custo do Caminho.

Portas Designadas

Uma porta designada é uma porta desabilitada e está bloqueada por um administrador de rede. Esta porta não pode enviar um pacote para outro switch. Também não é um endereço MAC preenchido na tabela MAC.

Portas não designadas

Uma porta não designada é uma porta de switch que está bloqueada. Também é conhecido como uma porta bloqueada ou, às vezes, uma porta alternativa. Ele não pode encaminhar pacotes para o próximo switch. Ele também não preenche o endereço MAC na tabela MAC.

RSTP:

O Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) é um protocolo de rede que garante uma topologia sem loop para redes Ethernet.

Unidades de dados de protocolo de ponte (BPDU)

O Spanning Tree Protocol requer um dispositivo de rede STP para trocar mensagens para ajudar a partir de uma topologia lógica sem loop. Essas mensagens são chamadas de BPDUS (Bridge Protocol Data Units). Cada dispositivo de rede envia BPDUs, o que ajuda a trocar informações de topologia.

BPDUS ajuda os interruptores a fazer o seguinte:

  • Selecione um único switch que atuará como a raiz da árvore de abrangência
  • O BPDUS também ajuda a calcular o caminho mais curto de si mesmo até o switch raiz, que é designado como um dos switches como o mais próximo da raiz para cada segmento de LAN.
  • Selecione uma de suas portas como porta raiz (se não for um switch)
  • Pegue a porta que faz parte do algoritmo de spanning tree denominado portas designadas.
  • Bloqueia as portas não designadas.

BPDU de configuração

É um ID de ponte exclusivo do dispositivo raiz na topologia da rede. Ele atua como um ID de ponte da ponte de transmissão, um identificador da porta de transmissão.

Notificação de alteração de topologia (TCN) BPDU

Um dispositivo de rede é selecionado como a bridge raiz. A distância mais curta até a bridge raiz deve ser calculada para cada dispositivo de rede com base no custo do caminho.

Uma ponte designada para cada segmento de LAN é selecionada. Este também é o dispositivo de rede mais próximo da bridge raiz, portanto, deve ser encaminhado à raiz. Esta é a porta que fornece o melhor caminho da ponte para qualquer ponte raiz.

Diferenças entre STP e RSTP

por favor RSTP
No STP, a ponte só envia um BPDU quando revisado em seu RP (protocolo raiz) do RB (ponte raiz).O RSTP permite que o switch envie BPDU a cada momento de saudação.
O STP inclui dois tipos de porta: Porta raiz e porta designadaO método RSTP inclui porta adicional, porta alternativa e portas de backup.

Resumo:

O protocolo STP é definido como um protocolo de gerenciamento de link projetado para oferecer suporte a links redundantes que interrompem a comutação de loops na rede STP.

Estado Descrição Processar BPDUs Aprenda MAC
VocêsInicialização de uma porta.NÃONÃO
DesabilitadoEstado administrativo que não participa das operações padrão do STP.NÃONão
BloqueandoA porta não encaminha quadros Ethernet.Sim (receber e processar apenas BPDUS)Não
OuvindoO cálculo da topologia sem loop é realizado neste estado STP. A porta recebe sua função.Sim (enviar e receber BPDUS)NÃO
AprendendoÉ um estado adicional para atrasar o encaminhamento de frames Ethernet, o que ajuda a evitar inundar a rede.simSim (tabela de endereços MAC populares)
EncaminhamentoOperação normal de encaminhamento de quadros Ethernet.simsim