STP è un protocollo che assicura assenza di loop all’interno di un dominio di switching layer 2

 

Il protocollo utilizza un valore dello switch chiamato BRIDGE-ID per eleggere il root-switch; è un valore trasportato all’interno delle BPDU di 8 bytes:

 

i primi due bytes rappresentano il Bridge Priority assumendo un range di valori decimali da 0 a 65.353 (di default = 32.768);

 

gli ultimi sei bytes  rappresentano l’indirizzo MAC proprio dello switch

 

In STP il valore più basso di Bridge-ID è preferito: in caso di parità della priority (valore per il quale uno switch assume il ruolo di root), il secondo item è quello di confrontare il più basso valore di indirizzo MAC tra i due switch oggetto della contesa.

 

 

STP 802.1d Port Role:

 

 

listening: la porta sta trasmettendo e ricevendo BPDU;

 

learning: si occupa di costruire la sua tabella bridging STP free loop;

 

blocking: non permette nessuna trasmissione di dati utente in egress alla porta;

 

fowarding: permette la trasmissione e ricezione di dati utente;

 

disable: non fa parte di nessuna azione STP; porta non attiva;

 

 

Port Status in STP 802.1d:

 

root: è la best port in forwarding status con direzione verso il root bridge;

 

designated: in forwarding status port per ogni segmento di rete LAN;

 

non-designated: in blocking status

 

stp 8021d

 

 

 

802.1w RSTP Port Role ( usato per fast convergence):

 

root: è la best port in forwarding status con direzione verso il root bridge;

 

designated: in forwarding status port per ogni segmento di rete LAN;

 

alternate: in blocking status rappresenta il path alternativo verso il root bridge; questo path è differente da quello usato dalla best port;

 

backup: in blocking status rappresenta il backup/ridondanza di un path verso un segmento LAN dove un altro switch è invece già connesso;

 

disable: non necessariamente facente parte dello STP; è possibile manualmente disabilitare una porta.

 

 

Port Status in RSTP 802.1w:

 

discarding: nessun pacchetto è trasmesso dalla porta;

 

learning: popolazione della tabella mac-address free loop;

 

forwarding: operativa

 

 

stp 8021w

 

RSTP 802.1w Links Type to Forwarding:

 

RSTP ha facoltà di categorizzare alcune porte in stato di forwarding senza attendere i timers del protocollo STP attraverso due variabili:

 

LINK TYPE: eseguito attraverso la configurazione della porta in half-duplex oppure full-duplex

 

      full-duplex = link type point-to-point = connessione diretta tra due switches

 

     half-duplex = link shared  = connessione attraverso un terzo media dove multipli switches possono esistere

 

 

EDGE PORT: sono porte direttamente collegate tra uno switch ed un End-Point quali Host, Servers.

 

(ricordarsi che queste porte se ricevono BPDU perdono il loro ruolo/status di edge porte e diventano normali porte STP e, quindi, generano all’arrivo di BPDU un TCN)

 

 

RSTP 802.1w path cost:

 

Il best path cost è calcolato su base del valore Bandwidth Interface del link associato ad un valore di costo della porta

 

stp 8021w pathcost

 

 

 

PVST+ path cost:

 

Il best path cost è calcolato su base del valore Bandwidth Interface del link associato ad un valore di costo della porta

 

stp pvst pathcost

 

 

 

MSTP 802.1s and PVST+

 

 

802.1s = MSTP = Multiple Spanning Tree = una istanza STP per un set o region di vlans.

 

Risulta molto utile nel caso di molte vlans in uso, dove invece di avere una istanza per singola vlans, è possibile ottenere differenti regioni associate a diversi gruppi di vlans (ad esempio una regione per un range di vlans 1-600 ed un’altra regione per un range di vlans 601 – 1000).

 

Supporta un numero ridotto di instanze di STP e risparmia CPU di uno switch rispetto a RSTP.

 

Example configuration:

 

spanning-tree mst configuration

instance-id < id >vlan < vlan-range >

instance-id  <id > vlan < vlan-range >

name < region-x >

revision 1 ( 0 to 65535 ) traccia eventuali cambiamenti di configurazione MST (deve essere lo stesso per tutti gli switch appartenenti alla stessa region )

 

Proprietario Cisco = PVST+ = Per Vlan Spanning Tree plus = standard compliant 802.1d = una istanza STP per singola vlan

 

 

Considerazioni architetturali STP:

 

Scalabilità:  partendo da un root-bridge l’algoritmo sceglie sempre un solo path a costo minore di collegamento tra tutti i bridge del dominio L2; questo causa un 50% di link inutilizzati ma comunque necessari ai fini di fault e ridondanza.

 

Posizione root-bridge: è utile considerare la posizione che copre un root-bridge in una architettura STP; il traffico transita sempre da un root-bridge e pertanto si consiglia sempre una topologia a stella dove ciascun bridge è collegato direttamente al root-bridge, abbiamo una maggiore tolleranza ai guasti.

Si consiglia di posizionare e collegare devices quali servers oppure ambianti datacenters sempre il più vicino possibile allo switch root-bridge per ridurre possibili tempi di latenza nella trasmissione dei dati.

 

Posizione backup-bridge: entra in gioco qualora il primario root-bridge è in fault come pure un link primario; è importante quindi mantenere una topologia a stella dove abbiamo a partire da un bridge unl ink primario collegato al root-bridge ed un link secondario collegato al suo backup-bridge ed inoltre si consiglia di personalizzare i valori di priority dei due switches avendo quello di backup con un valore leggermente  più alto rispetto a quello di primario.

 

Dimensionamento STP: si ricorda che il configuration BPDU come pacchetto di informazione tra due end-system hosts non può attraversare più di sette switches in cascata [ questo per permettere all’informazione  BPDU di attraversare la rete due volte entro il forwarding time = 15 sec di default (relazione tra il message-age ed il forwarding time) ]