Práctica 7: Spanning Tree Protocol

75.43 Introducción a los Sistemas Distribuidos
Práctica 7: Spanning Tree Protocol
Resumen
Estudiaremos el protocolo STP (Spanning Tree Protocol, 802.1d). Este protocolo garantiza
la no existencia de loops entre switches (es decir, a nivel de capa 2). Mientras se construye el
Spanning Tree, los puertos de los dispositivos de capa 2 pasan por distintos estados, mientras
que los dispositivos transmiten información entre ellos a través de BPDUs. Analizaremos cómo
funciona el algoritmo distribuido de construcción del spanning tree y los BPDUs intercambiados.
Parte 1: Ejercicios
1. (Estados en STP) Complete el siguiente diagrama de estado de STP correspondiente a un
puerto de un switch, agregando las transiciones existentes y los eventos que las disparan.
2. (Priority Vector) Complete el siguiente recuadro con el contenido del Priority Vector de STP.
3. Complete las siguientes afirmaciones:
a) El Bridge ID está formado por
y
.
b) Si un puerto que es root port deja de recibir BPDUs, después de un tiempo pasará al
.
estado
c) Cuando un puerto pasa al estado Learning ya puede aprender
los frames que recibe.
de
d ) Un switch recibe BPDUs a través de dos puertos distintos, contieniendo el mismo Bridge
se convertirá en el
.
ID. Entonces, el puerto con menor
e) Cada segmento de red debe tener un único
.
4. (Root port y Designated port) Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas ó falsas y
justifique
a) Si un bridge recibe un frame de broadcast a través de su root port entonces debe enviarlo
sólo a través de los designated ports.
b) Si un bridge recibe un frame de broadcast a través de un designated port, debe reenviarlo
sólo a través del root port.
c) Si un bridge recibe un frame de unicast a través de un designated port, debe reenviarlo
sólo a través del root port.
d ) Dado un conjunto de bridges sobre un mismo segmento de red, de entre los puertos de
esos bridges en el segmento, sólo puede haber un root port.
e) Un mismo bridge no puede tener más de un root port.
f ) Cuando un switch elije su root port considera, entre otros parámetros, los números de
puerto locales.
5. En la siguiente red, los switches aplican el algoritmo STP para obtener un spanning-tree.
Considere que las MAC de los switches son de la forma 00:5f:03:20:ac:0X, en donde X
representa el número de switch, según el diagrama. Todas las prioridades toman el valor
default de 32768. Toda la red funciona a 10Mbps (costo 100), excepto el segmento A, que
funciona a 100Mbps (costo 19).
PC1
Hub_Segmento_A
1
SW1
3
SW2
2
2
1
3
2
1
1
SW3
4
3
1
3
2
3
2
1
2
Hub_Segmento_B
2
PC2
1
Hub_Segmento_C
PC3
3
PC4
SW4
PC5
a) Indique si las siguientes afirmaciones después de converger el algoritmo STP son verdaderas o falsas y justifique:
1) El puerto 3 del SW4 quedará en estado Forwarding.
2) El puerto del SW4 con interfaz en el segmento C quedará en modo Blocking, porque
tiene menor capacidad que el puerto con interfaz en el segmento A.
3) El puerto 1 del SW4 queda como Designated Port para el segmento A.
4) El SW4 nunca redireccionará un frame Ethernet enviado por PC1.
b) Dibuje los Priority Vectors contenidos en los BPDUs que envı́an SW3 y SW4 al segmento
C. Muestre cómo se elije al Designated Port del segmento, y explique por qué ninguno
de los dos se elige como root port.
c) PC5 debe enviar un frame a PC1. ¿Es necesario que sepa quién es el Designated Port del
segmento C? En caso afirmativo, explique cómo hace para conocerlo. En caso negativo,
justifique por qué no es necesario.
d ) ¿Qué cambiarı́a en el Spanning Tree si se elimina el enlace entre SW1 y SW3?
6. Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas ó falsas y justifique
a) Después de converger el protocolo de Spanning Tree, todos los puertos de switches y
bridges serán root ports ó designated ports.
b) Después de converger el protocolo de Spanning Tree, todos los puertos de switches y
bridges estarán en forwarding ó blocking.
c) El protocolo de Spanning Tree permite a los switches aprender la ubicación de las
direcciones MAC en la red y ası́ evitar el envı́o de las tramas Ethernet a través de todos
los puertos innecesariamente.
d ) El protocolo de Spanning Tree puede generar caminos subóptimos entre hosts y subutilizar recursos de la red.
e) El algoritmo de STP es un algoritmo centralizado, porque está coordinado por el root
bridge.
7. Dada la siguiente topologı́a de red a nivel de capa 2, indique según el estándar IEEE 802.1d
cuál será el estado de cada uno de los puertos intervinientes y justifique su respuesta. Considere que todos los switches tienen la misma prioridad.
Parte 2: Simulación
1. Abra la topologı́a y encienda los equipos.
2. Identifique en cada equipo cada interfaz, nominándola por su dı́gito final para mayor claridad.
3. Ejecute en los switches SW1 a SW6 el comando show spanning-tree brief.
4. En base a los datos del comando anterior, dibuje la topologı́a de la red con el estado de los
puertos en STP e indique quién es el root bridge.
5. Para cada switch observe qué enlace se elige para llegar al root bridge y explique por qué se
elige ese enlace en lugar de los otros. Anote la prioridad de cada switch.
6. Active la captura de tráfico en:
Enlace SW2-SW5
Enlace SW4-SW6
7. Explique cuál es la diferencia entre las tramas Ethernet capturadas en estos puertos y en
qué casos se da cada una de ellas.
8. Ejecute el comando debug spanning-tree event en todos los switches.
9. Ejecute los siguientes comandos en SW5: conf t
spanning-tree vlan 1 root primary
exit
10. Verificar los mensajes de debug en cada switch y las capturas de tráfico e interprételos.
11. Ejecute en los switches SW1 a SW6 el comando show spanning-tree brief y dibuje la
topologı́a con el estado de los puertos en STP. Indique quién es el root bridge y qué prioridad
tiene.
12. Ejecute los siguientes comandos en SW3: conf t
spanning-tree vlan 1 root secondary
exit
13. Verificar los mensajes de debug en cada switch y las capturas de tráfico e interprételas.
14. Ejecute en los switches SW1 a SW6 el comando show spanning-tree brief y dibuje la
topologı́a con el estado de los puertos en STP. ¿Qué prioridad tiene SW3?
15. ¿Qué pasarı́a si se apaga SW5? ¿Quién se convertirı́a en root bridge? Justifique.
16. ¿En que forma modificarı́a el comando spanning-tree vlan 1 root primary/secondary
las prioridades del switch? ¿Qué utilidad les ve a estos comandos? ¿Para qué los utilizarı́a?
17. El comando spanning-tree vlan 1 priority xx modifica la prioridad al valor xx. ¿Cuál
es la finalidad de este comando? Describa una situación en donde deberı́a utilizarlo.
18. Capture algunos paquetes de tráfico STP. Muestre y analice la estructura de un mensaje
BPDU. Explique brevemente la función del root bridge en STP y muestre a través de un
diagrama de flujo el proceso de elección del mismo.
Anexo
1. Listado de comandos
Se detallan a continuación algunos comandos que pueden ser de utilidad para completar el
TP.
show running-config Permite ver la configuración completa del equipo.
show interfaces description Muestra las interfaces del equipo, estado de Capa Fı́sica
y Capa de Enlace y descripción.
show interfaces status Switches. Muestra las interfaces del equipo, descripción, estado, VLAN, duplex, velocidad, tipo.
show mac-address-table Switches. Muestra la tabla de direcciones MAC que usa el
switch para la conmutación de tramas.
show arp Router. Muestra la tabla de resolución ARP.
show spanning-tree brief Switches. Muestra información de STP, tanto de configuración como operativa (prioridad del equipo, timers, estado de los puertos).