Contenido

Introducción

Prerequisites

Requirements

Componentes Utilizados

Antecedentes

Comprensión de VLAN Instance Limit

Riesgos de exceder el límite de instancias de VLAN

Síntomas frecuentes

Técnicas de prevención y mitigación

Conclusión

Introducción

Este documento describe las posibles interrupciones de red debido al límite de instancias de VLAN en los switches Catalyst heredados de bajo nivel y su prevención.

Prerequisites

Requirements

Cisco recomienda que conozca los conceptos básicos de switching, junto con una comprensión del protocolo de árbol de extensión (STP) y sus funciones en los switches Cisco Catalyst.

Componentes Utilizados

La información de este documento se basa en switches Cisco Catalyst, principalmente en dispositivos antiguos de gama baja, y se puede aplicar a todas las versiones, sin estar limitado a ninguna versión específica de software o hardware.

La información que contiene este documento se creó a partir de los dispositivos en un ambiente de laboratorio específico. Todos los dispositivos que se utilizan en este documento se pusieron en funcionamiento con una configuración verificada (predeterminada). Si tiene una red en vivo, asegúrese de entender el posible impacto de cualquier comando.

Antecedentes

La fiabilidad de la infraestructura de red es fundamental para las operaciones organizativas, y la gestión de las limitaciones del hardware de red es clave para garantizar una estabilidad continua. Los switches Catalyst heredados de gama baja, que son un elemento básico en muchos entornos de red antiguos, a menudo se enfrentan a una limitación que puede dar lugar a problemas significativos como el límite de instancia de VLAN. Este límite pertenece al número de instancias STP que un switch puede soportar simultáneamente. Cuando una organización alcanza el límite de instancia de VLAN en estos switches, no puede habilitar STP para VLAN adicionales, lo que plantea un riesgo de bucles de red y posibles interrupciones.

Comprensión de VLAN Instance Limit

Cada VLAN en un switch que requiere STP para la prevención de loops cuenta como una instancia independiente. Los switches heredados y de gama baja tienen límites estrictos en el número de instancias STP simultáneas que pueden manejar. Una vez que se alcanza el máximo, cualquier VLAN adicional funciona sin los mecanismos de seguridad STP, dejando la red vulnerable a loops que pueden resultar en tormentas de difusión y interrupciones generalizadas.

Un ejemplo de un switch Cisco Catalyst 3850 que funciona con más VLAN de las que admite:

Switch#show run | i span

spanning-tree mode rapid-pvst

spanning-tree loopguard default

spanning-tree extend system-id

no spanning-tree vlan 43,125,402,404,406,409,412,414-415,418-420,422-424,426 < ----- STP disabled on these Vlans

no spanning-tree vlan 427,430

spanning-tree vlan 1-1005 priority 40960

El switch funciona con el número máximo de instancias de árbol de extensión admitidas.

Switch#show spannig-tree summary totals

Name                   Blocking Listening Learning Forwarding STP Active

---------------------- -------- --------- -------- ---------- ----------

128 vlans < -----           29         0        0       1481       1510

Switch#show spanning-tree instances

MAX STP instances supported is 128 < -----

Riesgos de exceder el límite de instancias de VLAN

Si se excede el límite de instancia de VLAN en un switch, normalmente no se activa una interrupción inmediata. En lugar de ello, crea un riesgo latente que puede manifestarse de forma inesperada, a menudo durante los momentos de reconfiguración de la red o cuando una nueva conexión crea un loop de forma inadvertida. Sin STP para detectar y bloquear estos loops, un solo paso en falso puede derivar en una interrupción significativa de la red.

Síntomas frecuentes

1. MAC - Flaps:

%MAC_MOVE-SW1-4-NOTIF: Host xxxx.xxxx.xxxx in vlan <> is flapping between port (1) and port (2)

%MAC_MOVE-SW1-4-NOTIF: Host yyyy.yyyy.yyyy in vlan <> is flapping between port port (1) and port (2)

%MAC_MOVE-SW1-4-NOTIF: Host zzzz.zzzz.zzzz in vlan <> is flapping between port (1) and port (2)

2. Notificaciones de cambio de topología:

VLAN0999 is executing the rstp compatible Spanning Tree protocol

Number of topology changes 72413 last change occurred 0o:00:05 ago

from TenGigabitEthernet1/1/1

VLAN0608 is executing the rstp compatible Spanning Tree protocol

Number of topology changes 1106 last change occurred 00:07:53 ago

from TenGigabitEthernet1/1/1

VLAN0301 is executing the rstp compatible Spanning Tree protocol

Number of topology changes 25824 last change occurred 00:03:13 ago

from Port-channel21

3. Uso elevado de la CPU debido a interrupciones/entrada ARP/procesos STP:

CPU utilization for five seconds: 99%/5%; one minute: 98%; five minutes: 97%

PID Runtime(ms)   Invoked      uSecs   5Sec   1Min   5Min TTY Process

11   48417100   4048595      11957  28.47% 27.55% 27.15%   0 ARP Input < ----- High CPU due to ARP Input

130    2296685   1887488       1216  21.19% 20.49% 20.01%   0 Spanning Tree

205   12387701   1054338      11749   8.91%  9.02%  9.10%   0 Hulc LED Process

88    3036802    283172      10723   6.71%  6.98%  6.85%   0 IP Input

44     867032    754781       1148   4.27%  4.45%  4.35%   0 Interrupts

Técnicas de prevención y mitigación

Los administradores de red pueden emplear varias estrategias para mitigar el riesgo asociado con el límite de instancia de VLAN en switches Catalyst heredados de gama baja:

1. Consolidar VLAN: reduzca el número de VLAN que utilizan STP combinando o resegmentando el tráfico de red donde sea posible.

2. Implementación de MSTP: Pase de PVST+ o Rapid-PVST+ a protocolo de árbol de extensión múltiple (MSTP) para agrupar VLAN en menos instancias de STP.

3. Optimizar la participación de STP: Inhabilite el STP en las VLAN donde los riesgos de loop son bajos o en los segmentos de la red donde existen mecanismos alternativos de prevención de loop.

4. Actualizar la infraestructura de red: sustituya los switches antiguos de gama baja por hardware moderno capaz de admitir un mayor número de instancias STP.

5. Rediseño de la red: reevalúe el diseño de la red para optimizar los flujos de tráfico, reducir el número de VLAN necesarias y alinearse mejor con las capacidades del hardware existente.

Conclusión

Alcanzar el límite de instancias de VLAN en switches heredados de gama baja es una bomba de tiempo que puede provocar interrupciones de la red si no se resuelve. La gestión proactiva de la red, incluidas las actualizaciones de hardware y los ajustes de diseño de red estratégicos, es esencial para mitigar este riesgo y garantizar la resistencia de la infraestructura de red frente a la tecnología obsoleta.