Entender e configurar STP nos switches Catalyst

Introdução

Este documento descreve como usar o Spanning Tree Protocol (STP) para garantir que você não crie loops quando tiver caminhos redundantes na rede.

Pré-requisitos

Requisitos

Não existem requisitos específicos para este documento.

Componentes Utilizados

As informações neste documento são baseadas nestas versões de software e hardware:

• Cisco Catalyst 5500/5000 Switches

• Um cabo de console que apropriado para o Supervisor Engine no switch

• Seis Catalyst 5509 Switch

Os princípios de spanning tree que o documento apresenta são aplicáveis a quase todos os dispositivos que suportam o STP.

As informações neste documento foram criadas a partir de dispositivos em um ambiente de laboratório específico. Todos os dispositivos utilizados neste documento foram iniciados com uma configuração (padrão) inicial. Se a rede estiver ativa, certifique-se de que você entenda o impacto potencial de qualquer comando.

Informações de Apoio

O Spanning Tree Protocol (STP) é um protocolo da camada 2 que é executado em pontes e em interruptores. A especificação para o STP é IEEE 802.1D. O propósito principal do STP é assegurar-se que você não crie laços quando existem caminhos redundantes em sua rede. Os loops estão inoperantes em uma rede.

As configurações neste documento aplicam-se a a Catalyst 2926G, 2948G, 2980G, 4500/4000, 5500/5000, e 6500/6000 Switches que executam o Catalyst OS (CatOS). Refira a estes originais para obter informações sobre da configuração do STP em outras plataformas do switch:

• STP e MST (Switches Catalyst 6500/6000 com Cisco IOS^®Software)

• Configurar STP e MST (Switches Catalyst 4500/4000 que executam o Cisco IOS Software)

Diagrama de Rede

Este documento utiliza a seguinte configuração de rede:

Conceitos

Corridas STP nas pontes e nos interruptores que são 802.1D-compliant. Há uns sabores diferentes do STP, mas 802.1D é o mais popular e executado extensamente. Você executa o STP em pontes e em interruptores a fim de impedir laços na rede. Use o STP nas situações onde você quer links redundantes, mas não laços. Os links redundantes são tão importantes quanto backups no caso de uma falha na rede. Uma falha do seu preliminar ativa os links de backup de modo que os usuários possam continuar a usar a rede. Sem o STP nas bridges e nos switches, essa falha pode resultar em um loop. Se dois switches conectados executam tipos diferentes de STP, eles exigem controles diferentes para convergir. Quando diferentes variações são usadas nos switches, isso cria problemas de controle entre os estados Blocking e Forwarding. Conseqüentemente, recomenda-se usar os mesmos sabores do STP. Considere esta rede:

Nesta rede, um link redundante é planejado entre o Switch A e o switch B. Contudo, esta instalação cria a possibilidade de um Loop de Bridging. Por exemplo, uma transmissão ou um pacote de transmissão múltipla que transmite da estação M e sejam destinado para a estação N continua simplesmente a circular entre ambos os interruptores.

Contudo, quando o STP é executado em ambos os interruptores, a rede olha logicamente como esta:

Esta informação aplica-se à encenação no diagrama da rede:

• O Switch 15 é o Switch backbone.

• Os switches 12, 13, 14, 16, e 17 são os interruptores que anexam às estações de trabalho e aos PC.

• A rede define estes VLAN:

  • 1

  • 200

  • 201

  • 202

  • 203

  • 204

• O Domain Name do protocolo VLAN Trunk (VTP) é STD-Doc.

A fim de fornecer esta redundância do caminho desejado, assim como evitar uma condição de loop, o STP define uma árvore que meça todos os interruptores em uma rede extendida. O STP força determinados caminhos de dados redundantes em um estado (bloqueado) à espera e deixa outros trajetos em um estado de encaminhamento. Se um link no estado de encaminhamento se torna não disponível, o STP reconfigura a rede e redistribui trajetos de dados com a ativação do caminho em standby apropriado.

Descrição da tecnologia

Com STP, a chave é para todos os interruptores na rede para eleger um bridge-raiz que se transforme no ponto focal na rede. Todas decisões restantes na rede, tal como que a porta a obstruir e qual mover para o modo de encaminhamento, são feitos da perspectiva da ponte raíz. Um ambiente comutado, que seja diferente de um ambiente da ponte, mais provavelmente trata de VLANs múltiplos. Quando você executa um bridge-raiz em uma rede de comutação, você refere geralmente o bridge-raiz como o switch-raiz. Cada VLAN deve ter seu próprio bridge-raiz porque cada VLAN é um domínio de transmissão separado. Todas as raizes para VLANs diferentes podem residir em um switch único ou em vários interruptores.

Todos os interruptores trocam a informação pelo uso na seleção do switch-raiz e pela configuração subseqüente da rede. O Bridge Protocol Data Units (BPDU) leva esta informação. Cada interruptor compara os parâmetros no BPDU que o interruptor envia a um vizinho com os parâmetros no BPDU que o interruptor recebe do vizinho.

No processo de seleção de raiz STP, menos é mais. Se o Switch A anuncia um ID raiz que seja um número inferior ao ID raiz que o switch B anuncia, a informação do Switch A é melhor. O switch B para a propaganda de seu ID raiz, e aceita o ID raiz do Switch A.

Consulte Recursos STP Opcionais para obter mais informações sobre alguns dos recursos STP opcionais, como:

• PortFast

• Protetor de raiz

• Protetor de loop

• Protetor de BPDU

Operação de STP

Tarefa

Pré-requisitos

Antes que você configure o STP, selecione um interruptor para ser a raiz da medida - árvore. Este interruptor não precisa ser o interruptor mais poderoso, mas escolhe o interruptor mais centralizado na rede. Todo o fluxo de dados através da rede é da perspectiva deste interruptor. Também, escolha o interruptor menos perturbado na rede. Os switches de backbone servem frequentemente como a raiz de Medida de Árvore porque estes interruptores tipicamente não se conectam às estações final. Também, movimentos e mudanças dentro da rede são menos prováveis de afetar estes interruptores.

Depois que você decide no switch-raiz, ajuste as variáveis apropriadas para designar o interruptor como o switch-raiz. A única variável que você deve definir é a  bridge priority . Se o interruptor tem uma prioridade de bridge que seja mais baixa do que todos os interruptores restantes, os outros interruptores selecionam automaticamente o interruptor como o switch-raiz.

Clientes (estações final) em portas de switch

Você também pode executar o comando set spantree portfast , por porta. Quando você habilita o  portfast variável em uma porta, a porta imediatamente alterna do modo de bloqueio para o modo de encaminhamento. Habilitação de  portfast ajuda a evitar timeouts em clientes que usam o Novell Netware ou usam o DHCP para obter um endereço IP. No entanto, desative esse comando quando você tiver uma conexão switch a switch. Neste caso, o comando pode conduzir a um laço. O atraso de 30- a 60-segundos que ocorre durante a transição da obstrução ao modo de encaminhamento impedem uma condição de loop temporal na rede quando você conecta dois interruptores.

Deixe a maioria das outras variáveis STP em seus valores padrão.

Regras de operação

Esta seção lista regras para como o STP trabalha. Quando os interruptores vêm primeiramente acima, começam o processo de seleção do switch-raiz. Cada interruptor transmite um BPDU diretamente ao switch conectado sobre uma base por VLAN.

Enquanto o BPDU sai através da rede, cada interruptor compara o BPDU que o interruptor envia ao BPDU que o interruptor recebe dos vizinhos. Os interruptores concordam então com que interruptor é o switch-raiz. O interruptor com o mais baixo ID de ponte na rede ganha este processo de eleição.

• Regra de STP 1 - Todas as portas do switch-raiz devem reagir do modo de encaminhamento.

  

  Observação: em alguns casos de canto, que envolvem portas com autoloop, há uma exceção a essa regra.

  Em seguida, cada interruptor determina o melhor caminho para chegar à raiz. Os interruptores determinam este trajeto por uma comparação da informação em todos os BPDU que os interruptores recebem em todas as portas. O switch usa a porta com a menor quantidade de informações na BPDU para chegar ao switch raiz; a porta com a menor quantidade de informações na BPDU é a porta raiz. Depois que um interruptor determina a porta raiz, o interruptor continua a ordenar 2.

• Regra de STP 2 - A porta raiz deve ser ajustada ao modo de encaminhamento.

  Além, os interruptores em cada segmento de LAN comunicam-se um com o outro para determinar qual interruptor é o melhor de se usar a fim mover dados desse segmento para a ponte-raiz. Esse Switch é chamado de Switch designado.

• Regra de STP 3 - Em um único segmento de LAN, a porta do switch designado que conecta a esse segmento de LAN deve ser colocado no modo de encaminhamento.

• Regra de STP 4 - Todas as portas restantes em todos os interruptores (VLAN-específicos) devem ser colocados no modo de bloqueio. A regra aplica-se somente às portas que conectam a outras pontes ou interruptores. O STP não afeta as portas que conectam às estações de trabalho ou aos PC. Estas portas permanecem encaminhadas.

Step-by-Step Instructions

Conclua estes passos:

1. Execute o show version para exibir a versão do software que o switch executa.

   

   Observação: todos os switches executam a mesma versão de software.

   Switch-15> (enable)show version
   WS-C5505 Software, Version McpSW: 4.2(1) NmpSW: 4.2(1)
   Copyright (c) 1995-1998 by Cisco Systems
   NMP S/W compiled on Sep  8 1998, 10:30:21
   MCP S/W compiled on Sep 08 1998, 10:26:29
   
   System Bootstrap Version: 5.1(2)
   
   Hardware Version: 1.0  Model: WS-C5505  Serial #: 066509927
   
   Mod Port Model      Serial #  Versions
   --- ---- ---------- --------- ----------------------------------------
   1   0    WS-X5530   008676033 Hw : 2.3
   Fw : 5.1(2)
   Fw1: 4.4(1)
   Sw : 4.2(1)

   Neste cenário, o interruptor 15 é a melhor escolha para o switch-raiz da rede para todos os VLAN porque o interruptor 15 é o switch de backbone.

2. Execute o  set spantree root vlan_id para definir a prioridade do switch como 8192 para a VLAN ou VLANs que o switch  vlan_id  especifica.

   

   Observação: a prioridade padrão para switches é 32768. Quando você ajusta a prioridade com este comando, você força a seleção do interruptor 15 como o switch-raiz porque o interruptor 15 tem a mais baixa prioridade.

   Switch-15> (enable)set spantree root 1
   VLAN 1 bridge priority set to 8192.
   VLAN 1 bridge max aging time set to 20.
   VLAN 1 bridge hello time set to 2.
   VLAN 1 bridge forward delay set to 15.
   Switch is now the root switch for active VLAN 1.
   Switch-15> (enable) 
   
   Switch-15> (enable)set spantree root 200
   VLAN 200 bridge priority set to 8192.
   VLAN 200 bridge max aging time set to 20.
   VLAN 200 bridge hello time set to 2.
   VLAN 200 bridge forward delay set to 15.
   Switch is now the root switch for active VLAN 200.
   Switch-15> (enable) 
   
   Switch-15> (enable)set spantree root 201
   VLAN 201 bridge priority set to 8192.
   VLAN 201 bridge max aging time set to 20.
   VLAN 201 bridge hello time set to 2.
   VLAN 201 bridge forward delay set to 15.
   Switch is now the root switch for active VLAN 201.
   Switch-15> (enable)
   
   Switch-15> (enable)set spantree root 202
   VLAN 202 bridge priority set to 8192.
   VLAN 202 bridge max aging time set to 20.
   VLAN 202 bridge hello time set to 2.
   VLAN 202 bridge forward delay set to 15.
   Switch is now the root switch for active VLAN 202.
   Switch-15> 
   
   Switch-15> (enable)set spantree root 203
   VLAN 203 bridge priority set to 8192.
   VLAN 203 bridge max aging time set to 20.
   VLAN 203 bridge hello time set to 2.
   VLAN 203 bridge forward delay set to 15.
   Switch is now the root switch for active VLAN 203.
   Switch-15> 
   
   Switch-15> (enable)set spantree root 204
   VLAN 204 bridge priority set to 8192.
   VLAN 204 bridge max aging time set to 20.
   VLAN 204 bridge hello time set to 2.
   VLAN 204 bridge forward delay set to 15.
   Switch is now the root switch for active VLAN 204.
   Switch-15> (enable)

   A versão mais curta do comando tem o mesmo efeito, pois este exemplo mostra:

   Switch-15> (enable)set spantree root 1,200-204 
   VLANs 1,200-204 bridge priority set to 8189.
   VLANs 1,200-204 bridge max aging time set to 20.
   VLANs 1,200-204 bridge hello time set to 2.
   VLANs 1,200-204 bridge forward delay set to 15.
   Switch is now the root switch for active VLANs 1,200-204.
   Switch-15> (enable)

   O   set spantree priority fornece um terceiro método para especificar o root switch:

   Switch-15> (enable)set spantree priority 8192 1
   Spantree 1 bridge priority set to 8192.
   Switch-15> (enable)

   

   Observação: neste cenário, todos os switches foram iniciados com configurações limpas. Conseqüentemente, todos os interruptores ligados com uma prioridade de bridge de 32768. Se você não está certo que todos os interruptores em sua rede têm uma prioridade maior que 8192, ajuste a prioridade de seu bridge-raiz desejado para 1.

3. Execute o set spantree portfast mod_num/port_num enable para definir a configuração de PortFast nos Switches 12, 13, 14, 16 e 17.

   

   Observação: defina essa configuração apenas em portas que se conectam a estações de trabalho ou PCs. Não permita PortFast em nenhuma porta que conectar a um outro interruptor.

   • A porta 2/1 conecta para comutar 13.

   • A porta 2/2 conecta para comutar 15.

   • A porta 2/3 conecta para comutar 16.

   • As portas 3/1 a 3/24 conectam aos PC.

   • As portas 4/1 a 4/24 conectam às estações de trabalho Unix.

   Com base nessas informações, emita o comando set spantree portfast  nas portas 3/1 a 3/24 e nas portas 4/1 a 4/24:

   Switch-12> (enable)set spantree portfast 3/1-24 enable
   
   Warning: Spantree port fast start should  only be enabled on ports connected to a single host. Connecting hubs, concentrators, switches, bridges, etc. 
   to a fast start port can cause temporary spanning-tree loops. Use with caution. Spantree ports 3/1-24 fast start enabled. 
   Switch-12> (enable) Switch-12> (enable)set spantree portfast 4/1-24 enable Warning: Spantree port fast start should  only be enabled on ports connected to a single host. Connecting hubs, concentrators, switches, bridges, etc. 
   to a fast start port can cause temporary spanning-tree loops. Use with caution. Spantree ports 4/1-24 fast start enabled. Switch-12> (enable)

4. Execute o  show spantree vlan_id  para verificar se o Switch 15 é a raiz de todas as VLANs apropriadas.

   Da saída deste comando, compare o MAC address do interruptor que é o switch-raiz ao MAC address do interruptor de que você emitiu o comando. Se os endereços combinam, o interruptor no qual você se encontra é o switch-raiz do VLAN. Uma porta de raiz que seja 1/0 igualmente indica que você está no switch-raiz. Este é o exemplo de saída de comando:

   Switch-15> (enable)show spantree 1
   VLAN 1
   spanning-tree enabled
   spanning-tree type          ieee
   
   Designated Root             00-10-0d-b1-78-00
   
   !--- This is the MAC address of the root switch for VLAN 1.
   
   Designated Root Priority    8192
   Designated Root Cost        0
   Designated Root Port        1/0
   Root Max Age   20 sec    Hello Time 2  sec   Forward Delay 15 sec
   
   Bridge ID MAC ADDR          00-10-0d-b1-78-00
   Bridge ID Priority          8192
   Bridge Max Age 20 sec    Hello Time 2  sec   Forward Delay 15 sec

   Esta saída mostra que o interruptor 15 é a raiz projetada no spanning tree para o VLAN1. O endereço MAC do switch raiz designado, 00-10-0d-b1-78-00, é o mesmo que o endereço MAC do ID de bridge do Switch 15,00-10-0d-b1-78-00. Um outro indicador que este interruptor é a raiz projetada é que a porta da raiz projetada é 1/0.

   Nesta saída do Switch 12, o switch reconhece o Switch 15 como o Designated Root  para a VLAN 1:

   Switch-12> (enable)show spantree 1
   VLAN 1
   spanning-tree enabled
   spanning-tree type          IEEEDesignated Root             00-10-0d-b1-78-00
   
   !--- This is the MAC address of the root switch for VLAN 1.
   
   Designated Root Priority    8192
   Designated Root Cost        19
   Designated Root Port        2/3
   Root Max Age   20 sec    Hello Time 2  sec   Forward Delay 15 sec
   
   Bridge ID MAC ADDR          00-10-0d-b2-8c-00
   Bridge ID Priority          32768
   Bridge Max Age 20 sec    Hello Time 2  sec   Forward Delay 15 sec

   

   Observação: a saída do comando show spantree vlan_id para os outros switches e VLANs também pode indicar que o Switch 15 é a raiz designada para todas as VLANs.

Verificar

Esta seção fornece informações que você pode usar para verificar se sua configuração está funcionando adequadamente.

• show spantree vlan_id— Mostra o estado atual do spanning tree para esse ID de VLAN, da perspectiva do switch no qual você emite o comando.

• show spantree summary— Fornece um resumo das portas de spanning tree conectadas por VLAN.

Troubleshooting

Esta seção fornece informações que podem ser usadas para o troubleshooting da sua configuração.

Os custos de caminho STP mudam automaticamente quando uma velocidade de porta/duplex é mudada

O STP calcula os custos de caminho baseados na velocidade de mídia (largura de banda) dos links entre os switches e os custos de porta de cada quadro de encaminhamento de porta. O spanning tree seleciona a raiz baseada nos custos de caminho. A porta com os mais baixos custos de caminho ao bridge-raiz torna-se a porta raiz. A porta raiz está sempre no estado de encaminhamento.

Se a velocidade/duplex da porta é alterada, o spanning tree recalcula os custos de caminho automaticamente. Uma mudança nos custos de caminho pode mudar a topologia do Spanning Tree.

Consulte a seção Calculate and Assign Port Costs de Configure Spanning Tree para obter mais informações sobre como calcular o custo da porta.

Comandos de solução de problemas

• show spantree vlan_id—Mostra o estado atual do spanning tree para esse ID de VLAN, da perspectiva do switch no qual você emite o comando.

• show spantree summary—Fornece um resumo das portas de spanning tree conectadas por VLAN.

• show spantree statistics—Mostra as informações estatísticas do spanning tree.

• show spantree backbonefast—Exibe se o recurso BackboneFast Convergence de spanning tree está habilitado.

• show spantree blockedports— Exibe apenas as portas bloqueadas.

• show spantree portstate—Determina o estado atual do spanning tree de uma porta Token Ring dentro de uma spanning tree.

• show spantree portvlancost—Mostra o custo do caminho para as VLANs em uma porta.

• show spantree uplinkfast—mostra as configurações de uplinkfast.

Resumo de comandos

Sintaxe:	show version
Conforme utilizado neste documento:	show version
Sintaxe:	set spantree root [vlan_id]
Conforme utilizado neste documento:	set spantree root 1
	set spantree root 1,200-204
Sintaxe:	set spantree priority [vlan_id]
Conforme utilizado neste documento:	set spantree priority 8192 1
Sintaxe:	set spantree portfast mod_num/port_num {enable | disable}
Conforme utilizado neste documento:	set spantree portfast 3/1-24 enable
Sintaxe:	show spantree [vlan_id]
Conforme utilizado neste documento:	show spantree

Informações Relacionadas

• Problemas com o Spanning Tree Protocol e considerações de design relacionadas
• Suporte a switches
• Suporte técnico e downloads da Cisco