Limitações do Spanning Tree Ethernet: Placa E Series

Introduction

Este documento esclarece algumas das regras de spanning tree e descreve como as regras afetam a atribuição de VLAN. Este documento não pretende ser um guia completo do provisionamento de spanning tree e circuito Ethernet no ONS 15454. Em vez disso, este documento:

• Explica os motivos que fazem com que certas atribuições de VLAN falhem.

• Fornece recomendações que você pode usar para projetar melhor as redes. As recomendações permitem considerar as limitações do spanning tree ao planejar e implementar circuitos.

• Sugere uma solução para o caso de você encontrar as restrições de spanning tree ao modificar ou criar circuitos.

Prerequisites

Requirements

A Cisco recomenda que você tenha conhecimento destes tópicos:

• Cisco ONS 15454

• STP (Spanning Tree Protocol)

Componentes Utilizados

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

• Cisco ONS 15454 versão 4.6.x e posterior

The information in this document was created from the devices in a specific lab environment. All of the devices used in this document started with a cleared (default) configuration. If your network is live, make sure that you understand the potential impact of any command.

Conventions

Consulte as Convenções de Dicas Técnicas da Cisco para obter mais informações sobre convenções de documentos.

Informações de Apoio

A função principal do STA (Spanning Tree Algorithm) é cortar os loops que os links redundantes criam em redes com bridge. Quando o STP detecta vários caminhos entre os hosts da rede, o STP bloqueia as portas até que exista apenas um caminho.

O STA é ativado por padrão nas interfaces ópticas do ONS 15454. Você também pode configurar o STA nas portas frontais das placas Ethernet.

As regras de spanning tree no ONS 15454 não permitem criar novos circuitos ou modificar circuitos existentes se você não respeitar certas restrições de atribuição de VLANs. No entanto, as regras não impedem algumas configurações de circuito que podem levar a redes projetadas incorretamente. Você deve ter essas configurações em mente ao projetar sua rede.

Falhas de atribuição de VLAN

Descrição do problema

O software spanning tree no ONS 15454 é executado no Timing, Communications and Control (TCC), que é um recurso compartilhado.

Observação: este documento usa TCC genericamente para se referir a todas as variações da placa.

Cada nó pode ter um máximo de oito instâncias de spanning tree. Para minimizar o número de instâncias de spanning tree por nó, você pode mapear instâncias de spanning tree com base em circuito em vez de VLAN. Um circuito pode mapear para apenas uma instância de spanning tree. Você pode atribuir um conjunto de VLANs a um circuito.

O software ONS 15454 também suporta estes recursos:

• Geração automática de instâncias de spanning tree

• Circuitos com VLANs que se sobrepõem parcialmente

• Instalação para recolher o spanning tree

Para suportar esses recursos, e também porque você mapeia instâncias de spanning tree em uma base de circuito, essas verificações são aplicáveis quando você cria ou modifica um circuito:

• O conjunto de VLAN do circuito novo ou modificado deve corresponder aos conjuntos de VLAN de outros circuitos existentes.

• Se o conjunto de VLAN do circuito novo ou modificado se sobrepuser ao conjunto de VLAN de um circuito existente, ambos os circuitos usam a mesma instância de spanning tree.

• Se o conjunto de VLAN do circuito novo ou modificado se sobrepuser aos conjuntos de VLAN de outros circuitos existentes que executam o mesmo spanning tree, todos os circuitos usam a mesma instância de spanning tree.

• Se o conjunto de VLAN do circuito novo ou modificado se sobrepuser aos conjuntos de VLAN de outros circuitos existentes que executam instâncias de spanning tree diferentes, a atribuição de VLAN falhará.

A Tabela 1 mostra um exemplo de atribuições de VLAN bem-sucedidas:

Tabela 1 - Atribuição bem-sucedida de VLANs

Circuito	Conjunto de VLANs	Comentários	Instância de Spanning Tree
C1	10, 20	Nova instância do Spanning Tree	STP 1
C2	30	Nova instância do Spanning Tree	STP 2
C3	20, 40	Como 20 corresponde a 20 em C1, a mesma instância de spanning tree que C1.	STP 1
C4	30, 50	Como 30 corresponde a 30 em C2, a mesma instância de spanning tree que C2.	STP 2
C5	60	Nova instância do Spanning Tree	STP 3
C6	30, 50, 70	30 e 50 correspondem a 30 e 50 em C4, mesma instância de spanning tree como C4	STP 2

A Tabela 2 ilustra um caso simples de falha na atribuição de VLANs:

Tabela 2 - Falha na atribuição de VLANs

Circuito	Conjunto de VLANs	Comentários	Instância de Spanning Tree
C1	10	Nova instância do Spanning Tree	STP 1
C2	20	Nova instância do Spanning Tree	STP 2
C3	10, 20	10 corresponde a 10 em C1 e 20 corresponde a 20 em C2. C1 e C2 pertencem a diferentes instâncias de spanning tree. Portanto, a atribuição de VLAN falha.	Falha

A atribuição de VLAN no segundo exemplo falha porque C3 corresponde aos conjuntos de VLAN de C1 e C2, mas C1 e C2 executam instâncias de spanning tree diferentes.

Quando a atribuição de VLAN falha durante a criação do circuito, um erro "VLAN/violação de árvore de abrangência" é exibido (consulte a Figura 1).

Figura 1 - Violação de árvore de abrangência/VLAN

Da mesma forma, quando a atribuição de VLAN falha enquanto você tenta editar um circuito, uma mensagem de erro é exibida (consulte a Figura 2).

Figura 2: Não é possível atribuir o conjunto de VLANs

Recomendação

Como resultado da restrição mencionada na seção Descrição do problema, tenha muito cuidado sobre a ordem em que você adiciona circuitos com conjuntos de VLAN que se sobrepõem. Para evitar restrições posteriormente, a Cisco recomenda que você planeje a atribuição da VLAN para que você adicione primeiro os circuitos com conjuntos maiores de VLAN, que têm maior chance de sobreposição. Dessa forma, se você adicionar um circuito com uma VLAN sobreposta definida posteriormente, o circuito colapsa na mesma árvore de abrangência.

Considere o exemplo na Tabela 2. A Cisco recomenda que você provisione o C3 primeiro e depois o C1 e o C2. Como alternativa, você pode provisionar os circuitos na ordem C3-C2-C1, que tem o mesmo efeito. Consulte a Tabela 3 para obter detalhes.

Tabela 3 - Ordem recomendada para provisionar os circuitos

Circuito	Conjunto de VLANs	Comentários	Instância de Spanning Tree
C3	10,20	Nova instância do Spanning Tree	STP 1
C1	10	10 corresponde a 10 em C3, mesma instância de spanning tree que C3.	STP 1
C2	20	20 corresponde a 20 em C3, mesma instância de spanning tree que C3	STP1

A mesma lógica é aplicável quando você aplica o spanning tree às portas frontais das placas Ethernet.

Solução alternativa para circuitos provisionados em ordem incorreta

Use esta solução alternativa para evitar o erro de atribuição de VLAN quando precisar modificar circuitos que não foram provisionados na ordem recomendada: atribua VLANs fantasma aos circuitos existentes.

As VLANs fantasma se referem a VLANs não utilizadas que não transportam tráfego. A adição de VLANs fantasma força o spanning tree a colapsar na mesma instância. Considere cuidadosamente o projeto de rede para garantir que você não bloqueie nenhum span incorretamente. Com base na complexidade e no projeto da rede, os acertos de tráfego são, às vezes, inevitáveis.

Um exemplo típico, em que duas VLANs devem entrar em colapso na mesma spanning tree, é um cenário de "habilidade". Em um cenário de haltere, você usa uma configuração linear para unir dois anéis com duas VLANs, por exemplo, V10 e V20. Para evitar loops, antes de adicionar um circuito que une os dois anéis, certifique-se de que os circuitos em cada nó colapsem na mesma spanning tree.

Figura 3: O cenário do campainha

Por exemplo, suponha que a atribuição inicial de VLAN no Nó 1 seja como mostrado aqui:

• C1: STP V10 1

• C2: STP V20 2

Aqui está uma possível solução:

1. Adicione uma VLAN fantasma (V99) a C1.

   • C1: V10, V99 STP 1

   • C2: V20 STP2

2. Adicione uma VLAN fantasma (V99) a C2.

   • C1: V10, V99 STP 1

   • C2: V20, V99 STP 1

3. Adicione um novo circuito C3 com VLANs V10 e V20.

   1. C1: V10, V99 STP 1

   2. C2: V20, V99 STP 1

   3. C3: V10, V20, V99 STP1

4. Remova a VLAN fantasma de C1 e C2.

   1. C1: STP V10 1

   2. C2: STP V20 1

   3. C3: V10, V20 STP1

   A Figura 3 representa a topologia final da VLAN.

Configurações de circuito inválidas

A criação ou modificação bem-sucedida de um circuito significa que a atribuição de VLAN passa a regra de mapeamento por spanning-tree, mas não garante que a configuração do circuito é válida. Mesmo que você feche uma spanning tree, não é possível curar uma rede projetada incorretamente. Aqui estão alguns cenários que explicam esse ponto.

Cenário 1

Esse primeiro cenário consiste em dois nós, Node 1 e Node 2, com dois circuitos C1 e C2. O circuito C1 transporta as VLANs V10 e V20, e o circuito C2 transporta a VLAN V20 (consulte a Figura 4). Existe um loop no domínio V20, mas o domínio V10 não tem nenhum loop. No entanto, um dos spans é bloqueado porque os circuitos entram em um spanning tree. Estes são os fatores que determinam qual dos spans está bloqueado:

• Endereços MAC das portas back-end

• Tamanho do circuito

• Ordem de criação dos circuitos

Se o circuito C1 estiver bloqueado, o tráfego V10 não fluirá. Portanto, esse projeto de rede não é válido sob limitações de spanning tree.

Figura 4: Configuração inválida: Cenário 1

Cenário 2

O segundo cenário consiste em dois nós, Node 1 e Node 2, e três circuitos C1, C2 e C3. Aqui, você cria os circuitos na ordem correta (consulte a Tabela 2), para que o provisionamento de circuitos seja bem-sucedido e todos os circuitos estejam na mesma árvore de abrangência. O circuito C1 transporta VLANs V10 e V20, C2 transporta a VLAN V10 e C3 transporta a VLAN V20 (consulte a Figura 5).

Suponha que os parâmetros do spanning tree estejam corretos, o que pode acontecer em algumas situações, por exemplo, quando C1 é maior que os outros circuitos. C2 e C3 estão bloqueados e todo o tráfego flui entre o Nó 1 e o Nó 2. Se você remover C1 posteriormente, os circuitos C2 e C3 continuarão executando o mesmo spanning tree. Após a exclusão de C1, a VLAN V10 ou a VLAN V20 é bloqueada. Novamente, esse projeto de rede não é válido sob limitações de spanning tree.

Figura 5: Configuração inválida: Cenário 2

Cenário 3

Este exemplo consiste em um sistema de quatro nós com dois circuitos. O circuito C1 transporta as VLANs V10 e V20 enquanto o C2 transporta a VLAN V10, V20 e V30. Ambos os circuitos executam a mesma instância de spanning tree, porque os conjuntos de VLANs de ambos os circuitos se sobrepõem. Os domínios V10 e V20 contêm um loop. Portanto, um dos spans está bloqueado. Se o intervalo bloqueado for C1, todas as VLANs fluirão. Essa configuração parece boa, mas o problema é que não há proteção disponível para o V30; se o C2 span falhar, o V10 e o V20 fluem sobre C1, mas não há caminho para V30.

Figura 6: Configuração inválida: Cenário 3

Circuitos ponto a ponto não encaixados

Quando você fecha a spanning tree, você encontra problemas com circuitos ponto-a-ponto que abrangem o mesmo conjunto de nós, mas em diferentes placas "descodificadas". No modo "Unstitched" (não arranhado), também conhecido como "Single-card EtherSwitch", cada placa permanece uma única entidade de comutação no ONS 15454. No entanto, se dois circuitos que abrangem diferentes placas "descodificadas" usarem a mesma ID da VLAN, os circuitos ainda colapsarão na mesma instância do spanning tree e um deles será bloqueado. A Figura 7 ilustra esse problema.

Figura 7: Exemplo de circuitos não encaixados ponto a ponto

Neste exemplo, C2 está bloqueado e, portanto, nenhum tráfego flui entre o Roteador 3 e o Roteador 4. Para superar esse problema, a Cisco introduziu o recurso de desativação por circuito (também conhecido como "reutilização da VLAN") no ONS 15454 versão 3.3 e posterior. Esse recurso permite desativar ou ativar o STP em um único circuito. Quando você desabilita o STP, vários circuitos ponto-a-ponto que usam diferentes placas "descodificadas" podem usar o mesmo ID de VLAN sem ser bloqueado.

Para desabilitar o Spanning Tree, certifique-se de não marcar a caixa de seleção Enable Spanning Tree na tela Circuit Creation (consulte o retângulo vermelho na Figura 8).

Figura 8 - Criação de circuito: Desativar Spanning Tree

Exibição de Atribuição de Árvore Geradora

Conclua estes passos para exibir as atribuições de spanning tree por meio do CTC:

1. Faça login no Cisco Transport Controller (CTC).

   Figura 9 - Atribuição do Spanning Tree

   

2. Clique em Maintenance (Manutenção) (consulte a seta A na Figura 9).

3. Clique em Ether Bridge (veja a seta B na Figura 9).

4. Clique em Circuitos (veja a seta C na Figura 9).

   A tela inclui o Tipo, Nome do circuito/Porta, ID do STP e VLANs.

Informações Relacionadas

• Suporte Técnico e Documentação - Cisco Systems