Switches de LAN : Spanning Tree Protocol

Entendendo o Spanning Tree Protocol (802.1w)

3 Abril 2008 - Tradução Manual
Outras Versões: Versão em PDFpdf | Tradução por Computador (29 Julho 2013) | Inglês (24 Outubro 2006) | Feedback


Índice

Introdução
Suporte de RSTP em Switches Catalyst
Novos Estados e Funções de Porta
     Estados de Porta
     Funções da porta
Novo Formato BPDU
Novo Manuseio de BPDU
     BPDUs são Enviadas em Cada Saudação
     Envelhecimento mais Rápido de Informações
     Aceitação de BPDUs Inferiores
Transição Rápida para Estado de Encaminhamento
     Portas de Extremidade
     Tipo de Link
     Convergência com 802.1D
     Convergência com 802.1w
     Seqüência de Proposta/Acordo
     UplinkFast
Novo Mecanismo de Alteração de Topologia
     Detecção de Alteração de Topologia
     Notificação de Alteração de Topologia
Compatibilidade com 802.1D
Conclusão
Discussões relacionadas da comunidade de suporte da Cisco
Informações Relacionadas

Introdução

O padrão 802.1D do Spanning Tree Protocol foi projetado em uma época em que a recuperação da conectividade após uma interrupção dentro de mais ou menos um minuto era considerada um desempenho adequado. Com o advento do switching de Camada 3 em ambientes LAN, a conexão agora compete a soluções roteadas em que protocolos como OSPF (Abrir primeiro caminho menor) e EIGRP (Protocolo avançado de roteamento de gateway interno) podem fornecer um caminho alternativo em menos tempo.

A Cisco aprimorou a especificação 802.1D original com recursos como Uplink Fast, Backbone Fast e Port Fast para acelerar o tempo de convergência de uma rede com ponte. A desvantagem é que esses mecanismos são proprietários e precisam de configuração adicional.

O Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP; IEEE 802.1w) pode ser visto como uma evolução do padrão 802.1D mais do que como uma revolução. A terminologia 802.1D permanece basicamente a mesma. A maioria dos parâmetros foi deixada sem alterações, de forma que usuários familiarizados com o 802.1D podem configurar o novo protocolo de maneira rápida e confortável. Em muitos casos, o RSTP executa melhor do que as extensões de propriedade da Cisco sem nenhuma configuração adicional. O 802.1w também é capaz de ser convertido novamente no 802.1D para interoperar com pontes legadas, porta por porta. Isso descarta os benefícios que introduz.

A nova edição do padrão 802.1D, IEEE 802.1D-2004, incorpora os padrões IEEE 802.1t-2001 e IEEE 802.1w.

Este documento fornece informações sobre as melhorias adicionadas pelo RSTP ao padrão 802.1D anterior.

Suporte de RSTP em Switches Catalyst

Esta tabela mostra o suporte a RSTP em switches Catalyst e o software mínimo necessário para esse suporte.

Plataforma Catalyst

MST c/ RSTP

RPVST+ (também conhecido como PVRST+)

Catalyst 2900 XL/3500 XL

Não disponível.

Não disponível.

Catalyst 2940

12.1(20)EA2

12.1(20)EA2

Catalyst 2950/2955/3550

12.1(9)EA1

12.1(13)EA1

Catalyst 2970/3750

12.1(14)EA1

12.1(14)EA1

Catalyst 3560

12.1(19)EA1

12.1(19)EA1

Catalyst 3750 Metro

12.1(14)AX

12.1(14)AX

Catalyst 2948G-L3/4908G-L3

Não disponível.

Não disponível.

Catalyst 4000/2948G/2980G (CatOS)

7.1

7.5

Catalyst 4000/4500 (IOS)

12.1(12c)EW

12.1(19)EW

Catalyst 5000/5500

Não disponível.

Não disponível.

Catalyst 6000/6500

7.1

7.5

Catalyst 6000/6500 (IOS)

12.1(11b)EX, 12.1(13)E, 12.2(14)SX

12.1(13)E

Catalyst 8500

Não disponível.

Não disponível.

Novos Estados e Funções de Porta

O 802.1D é definido nestes quatro estados de porta diferentes:

  • escuta

  • aprendizagem

  • bloqueio

  • encaminhamento

Consulte a tabela na seção Estados de Porta deste documento para obter mais informações.

O estado da porta é misto, seja ela usada para bloquear ou encaminhar o tráfego, e o papel que ela desempenha na topologia ativa (porta de raiz, porta designada, etc.). Por exemplo, do ponto de vista operacional, não há diferença entre uma porta no estado de bloqueio e uma porta no estado de escuta. Ambas descartam quadros e não aprendem endereços MAC. A diferença real está na função que a árvore de abrangência atribui à porta. É seguro supor que há uma porta escuta designada ou raiz e está entrando no estado de encaminhamento. Infelizmente, uma vez no estado de encaminhamento, não há nenhuma maneira de inferir, a partir do estado da porta, se a porta é raiz ou designada. Isso contribui para demonstrar a falha dessa terminologia baseada em estado. O RSTP resolve isso desacoplando a função e o estado de uma porta.

Estados de Porta

Há apenas três estados de porta remanescentes no RSTP, que correspondem aos três estados operacionais possíveis. Os estados desabilitado, bloqueio e escuta da 802.1D foram mesclados em um único estado de descarte 802.1w.

Estado da Porta STP (802.1D)

Estado da Porta RSTP (802.1w)

A porta está incluída na topologia ativa?

A porta está aprendendo os endereços MAC?

Desativado

Descarte

Não

Não

Bloqueio

Descarte

Não

Não

Escuta

Descarte

Sim

Não

Aprendizagem

Aprendizagem

Sim

Sim

Encaminhamento

Encaminhamento

Sim

Sim

Funções da porta

A função é agora uma variável atribuída a uma determinada porta. As funções de porta raiz e porta designada são mantidas, ao passo que a função de porta de bloqueio é dividida nas funções de porta de backup e alternativa. O Algoritmo de Abrangência de Árvore (STA) determina o papel de uma porta baseada em Unidades de Dados do Protocolo de Ponte (BPDUs). Para simplificar as coisas, o que deve ser lembrado sobre uma BPDU é que sempre existe uma maneira de comparar dois quaisquer entre eles e decidir se um é mais útil que o outro. Essa comparação é baseada no valor armazenado na BPDU e, ocasionalmente, na porta em que ele recebe. Feitas essas considerações, as informações a seguir nesta seção explicam abordagens bastante práticas das funções de porta.

Funções de Porta Raiz

  • A porta que recebe a melhor BPDU em uma ponte é a porta raiz. Esta é a porta mais próxima da ponte-raiz em termos de custo de trajeto. O STA elege uma única ponte-raiz em toda a rede transposta (por VLAN). A ponte raiz envia BPDUs mais úteis do que as enviadas por qualquer outra ponte. A ponte raiz é a única ponte na rede que não possui uma porta raiz. Todas as outras pontes recebem BPDUs em pelo menos uma porta.

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Função de Porta Designada

  • Uma porta será designada se puder enviar a melhor BPDU no segmento ao qual está conectada. As pontes 802.1D conectam segmentos diferentes entre si, como segmentos Ethernet, por exemplo, para criar um domínio transposto. Em um determinado segmento, só pode haver um caminho na direção da ponte raiz. Se houver dois, haverá um loop de ponte na rede. Todas as pontes conectadas a um determinado segmento recebem as BRDUs umas das outras e concordam que a ponte que enviar a melhor BPDU será a ponte designada para o segmento. A porta dessa ponte que for correspondente será designada.

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Função de Porta Alternativa e de Backup

  • Essas duas funções de porta correspondem ao estado de bloqueio de 802.1D. Uma porta bloqueada está definida como não sendo a porta designada ou a porta raiz. Uma porta bloqueada recebe uma BPDU mais útil do que aquela que ela envia em seu segmento. Lembre-se de que uma porta deve receber BPDUs para permanecer bloqueada. O RSTP introduz essas duas funções para esse fim.

  • Uma porta alternativa recebe BPDUs mais úteis de outra ponte e é uma porta bloqueada. Isso é mostrado neste diagrama:

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  • Uma porta de backup recebe BPDUs mais úteis da mesma ponte e ela está e é uma porta bloqueada. Isso é mostrado neste diagrama:

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Esta distinção já foi feita internamente no 802.1D. Essa é essencialmente a função UplinkFast da Cisco. O argumento que sustenta isso é que uma porta alternativa fornece um caminho alternativo para a ponte raiz e pode, portanto, substituir a porta raiz, caso ela falhe. Logicamente, uma porta de backup fornece conectividade redundante ao mesmo segmento e não pode garantir uma conectividade alternativa à ponte raiz. Portanto, ela foi excluída do grupo de uplink.

Como resultado, o RSTP calcula a topologia final para a árvore de abrangência usando exatamente os mesmos critérios de 802.1D. Não há absolutamente nenhuma alteração na forma de utilização das diferentes prioridades de ponte e porta. O bloqueio de nome é usado para o estado de descarte na implementação do Cisco. CatOS versões 7.1 e posteriores ainda exibem os estados de escuta e aprendizagem . Isso oferece ainda mais informações sobre uma porta do que o padrão IEEE requer. Entretanto, o novo recurso significa agora que há uma diferença entre a função que o protocolo determina para uma porta e seu estado atual. Por exemplo, agora é perfeitamente válido que uma porta seja designada e bloqueada ao mesmo tempo. Embora isso possa vir a ocorrer freqüentemente durante períodos de tempo muito curtos, simplesmente significa que essa porta está em um estado transitório em direção ao encaminhamento designado.

Novo Formato BPDU

O RSTP introduziu poucas alterações ao formato BPDU. Somente dois flags, TC (Topology Change) e TCA (TC Acknowledgment), são definidos em 802.1D. Entretanto, o RSTP agora utiliza todos os seis bits restantes do byte do flag para executar:

  • Codificação da função e do estado da porta que origina a BPDU

  • Administração do mecanismo de proposta/acordo

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Outra alteração importante é que o RSTP BPDU agora é do tipo 2, versão 2. A implicação é que pontes legadas devem descartar essa nova BPDU. Essa propriedade permite que uma ponte do 802.1w detecte facilmente pontes legadas conectadas a ela.

Novo Manuseio de BPDU

BPDUs são Enviadas em Cada Saudação

BPDUs são enviadas a cada saudação e não são mais retransmitidas. Com 802.1D, uma ponte não-raiz geraria BPDUs apenas quando recebesse um na porta de raiz. Na verdade, a ponte estava mais transmitindo do que gerando BPDUs. Esse não é o caso com 802.1w. Agora uma ponte envia uma BPDU com sua informação atual a cada <hello-time> segundos (2 por padrão), mesmo se ele não receber nenhuma das pontes raiz.

Envelhecimento mais Rápido de Informações

Em uma determinada porta, se as saudações não forem recebidas três vezes consecutivas, as informações de protocolo poderão ser imediatamente desatualizadas (ou se max_age expirar). Devido à modificação no protocolo mencionada anteriormente, as BPDUs são usadas agora como um mecanismo de manutenção de atividade entre pontes. Uma ponte considera que ela perde conectividade com sua raiz de vizinhança direta ou ponte designada se perder três BPDUs em uma fileira. Esse envelhecimento veloz das informações permite uma detecção rápida das falhas. Se uma ponte não conseguir receber as BPDUs de um vizinho, a conexão com esse vizinho será perdida. O contrário ocorre no 802.1D, onde o problema pode acontecer em qualquer parte do caminho para a raiz.

Observação: As falhas são detectadas ainda mais rapidamente no caso de falhas de link físico.

Aceitação de BPDUs Inferiores

Esse conceito é que ativa o núcleo do engine de BackboneFast. O comitê IEEE 802.1w decidiu incorporar um mecanismo similar no RSTP. Quando uma ponte recebe informações inferiores de sua ponte designada ou raiz, ela imediatamente aceita e substitui as informações armazenadas anteriormente.

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Como a Ponte C sabe que a raiz está ativa, ela envia imediatamente uma BPDU para a Ponte B contendo informações sobre a ponte raiz. Como resultado, a Ponte B não envia suas próprias BPDUs e aceita a porta que leva à Ponte C como a nova porta-raiz.

Transição Rápida para Estado de Encaminhamento

Transição rápida é o recurso mais importante introduzido pelo 802.1w. O STA legado aguardava passivamente a convergência da rede antes de transformar uma porta no estado de encaminhamento. A obtenção de uma convergência mais rápida foi uma questão de ajustar os parâmetros padrão conservadores (temporizadores forward_delay e max_age) e muitas vezes colocar a estabilidade da rede em jogo. O novo STP rápido é capaz de confirmar ativamente que uma porta pode fazer a transição para o estado de encaminhamento com segurança, sem depender da configuração de nenhum cronômetro. Há agora um mecanismo de feedback real que ocorre entre pontes compatíveis com RSTP. Para alcançar uma convergência rápida em uma porta, o protocolo confia em duas novas variáveis: tipo de portas de extremidade e de link.

Portas de Extremidade

O conceito de porta de extremidade já é bem conhecido dos usuários da abrangência de árvore da Cisco, pois basicamente corresponde ao recurso PortFast. Todas as portas conectam-se diretamente a estações finais e não podem criar loops de ponte na rede. Portanto, a porta de extremidade passa diretamente para o estado de encaminhamento, e pula os estágios de escuta e aprendizagem. Nem as portas de extremidade nem as portas com PortFast habilitado geram alterações de topologia quando o link é comutado. Ao contrário do PortFast, uma porta de extremidade que recebe uma BPDU imediatamente perde seu status de porta de extremidade e torna-se uma porta de árvore de abrangência normal. Nesse ponto, há um valor configurado pelo usuário e um valor operacional para o estado da porta de extremidade. A implementação da Cisco mantém a utilização da palavra-chave PortFast para configuração de portas de extremidade. Isso deixa a transição para RSTP mais simples.

Tipo de Link

O RSTP apenas pode obter a rápida conversão para o estado de encaminhamento em portas de extremidade e em links ponto a ponto. O tipo de link é automaticamente derivado do modo dúplex de uma porta. As portas que operam no modo bidirecional são consideradas portas de ponto a ponto, enquanto as portas semi-duplex são consideradas portas compartilhadas por padrão. Essa configuração de tipo de link automático pode ser anulada pela configuração explícita. Nas redes comutadas atuais, muitos links operam no modo bidirecional e são tratados como links de ponto a ponto pelo RSTP. Isso os torna candidatos da transição rápida para o estado de encaminhamento.

Convergência com 802.1D

Este diagrama ilustra como o 802.1D lida com um novo link adicionado à rede em modo de ponte:

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Nesse cenário, um link entre a ponte raiz e a Ponte A é adicionado. Suponha que já haja uma conexão indireta entre a extremidade A e a ponte-raiz (através de C - D no diagrama). O STA bloqueia a porta e desabilita o loop de pontes. Em primeiro lugar, como estão acabando de ser ativadas, ambas as portas no link entre a raiz e a Ponte A estão em um estado de escuta. A Ponte A agora está ativada para ouvir a raiz diretamente. Ela propaga imediatamente suas BPDUs nas portas designadas, em direção às folhas da árvore. Assim que s Pontes B e C receberem essas novas informações superiores da Ponte A, eles transmitirão imediatamente essas informações às folhas. Em poucos segundos, a Ponte D recebe uma BPDU da raiz e bloqueia instantaneamente a porta P1.

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A árvore de abrangência é muito eficiente em calcular a nova topologia da rede. O único problema agora é que o retardo de encaminhamento decorreu duas vezes antes que o link entre a raiz e Ponte A finalmente terminasse no estado de encaminhamento. Isso significa 30 segundos de rompimento do tráfego (todas as partes A, B e C da rede estão isoladas) porque falta um mecanismo de feedback no algoritmo 8021.D que anuncie claramente que a rede foi convergida em questão de segundos.

Convergência com 802.1w

Agora, é possível ver como o RSTP lida com uma situação semelhante. Lembre-se de que a topologia final é exatamente a mesma que aquela calculada pelo 802.1D (o que significa que a porta foi bloqueada no mesmo lugar que antes). Somente as etapas utilizadas para chegar a essa topologia foram alterados.

As duas portas do link entre A e a raiz são colocadas em bloqueio designado logo que surgem. Até o momento, tudo funciona como em um ambiente 802.1D puro. Entretanto, neste estágio, ocorre uma negociação entre o Switch A e a raiz. Assim que recebe a BPDU da raiz, A bloqueia as portas designadas sem extremidade. Essa operação se chama sincronização. Depois disso, a Ponte A autoriza explicitamente a ponte raiz a colocar sua porta no estado de encaminhamento. Este diagrama ilustra o resultado desse processo na rede. O link entre o Switch A e a ponte raiz é bloqueado e as duas pontes trocam BPDUs.

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Quando o Switch A bloqueia suas portas designadas sem extremidade, o link entre o Switch A e a raiz é posto no estado de encaminhamento e você chega na seguinte situação:

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Ainda não pode haver um loop. Em vez de bloquear acima do Switch A, a rede agora bloqueia abaixo do Switch A. Entretanto, o possível loop de ponte é interrompido em um local diferente. Essa interrupção desce a árvore até o Switch A juntamente com as novas BPDUs originadas pela raiz. Neste estágio, as portas recentemente bloqueadas no Switch A também negociam uma transição rápida para o estado de encaminhamento com suas portas vizinhas do Switch B e do Switch C e ambos iniciam uma operação de sincronização. Diferentemente da porta raiz em direção a A, o Switch B possui apenas portas designadas de extremidade. Portanto, ele não possui porta para bloquear a fim de autorizar o Switch A a ir para o estado de encaminhamento. De forma semelhante, o Switch C só precisa bloquear sua porta designada para D. O estado mostrado neste diagrama é alcançado agora:

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Lembre-se de que a topologia final é exatamente a mesma do exemplo de 802.1D o que significa que a porta P1 em D pára o bloqueio. Isso significa que a topologia de rede final foi alcançada no tempo exato necessário para que as novas BPDUs desçam na árvore. Nenhum cronômetro é envolvido nessa convergência rápida. O único novo mecanismo apresentado pelo RSTP é o reconhecimento que um switch pode enviar em sua nova porta de raiz a fim de autorizar a transição imediata para o estado de encaminhamento, desvio dos estágios de escuta e aprendizagem com extensão de dois retardos de encaminhamento. Para beneficiar-se da convergência rápida, o administrador somente precisa se lembrar do seguinte:

  • Essa negociação entre as pontes só é possível quando as pontes estão conectadas por links ponto a ponto (ou seja, links bidirecionais, a menos que em configuração de porta explícita).

  • As portas de borda exercem um papel ainda mais importante agora que o PortFast está habilitado em portas no 802.1D. Por exemplo, se o administrador de rede não conseguir configurar corretamente as portas das bordas em B, sua conectividade será afetada pelo link entre A e a raiz que está sendo recebida.

Seqüência de Proposta/Acordo

Quando a porta é selecionada pelo STA para tornar-se uma porta designada, 802.1D ainda aguarda duas vezes <forward delay> segundos (2x15 por padrão) antes de passar para o estado de encaminhamento. No RSTP, essa condição corresponde a uma porta com uma função atribuída mas um estado de bloqueio. Estes diagramas ilustram como a transição rápida é obtida passo a passo. Suponha que um novo link seja criado entre a raiz e o Switch A. As duas portas nesse link são colocadas em estado de bloqueio designado até que recebam uma BPDU de sua contraparte.

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Quando uma porta designada está em um estado de descarte ou de aprendizado (e somente nesse caso), ela define o bit de proposta nas BPDUs que envia. É isso que ocorre para a porta p0 da ponte raiz, conforme mostrado na etapa 1 do diagrama anterior. Como o Switch A recebe informações superiores, ele sabe imediatamente que o p1 é sua nova porta de raiz. O switch A, em seguida, inicia um sincronismo para verificar se todas as portas estão em sincronia com esta nova informação. Uma porta está em sincronia quando atende a um dos seguintes critérios:

  • A porta está em estado de bloqueio, o que significa que está descartando em uma topologia estável.

  • A porta é uma porta de extremidade.

Para ilustrar o efeito do mecanismo de sincronismo em diferentes tipos de portas, suponha que exista uma porta p2 alternativa, uma porta p3 de encaminhamento designado e uma porta de extremidade p4 no Switch A. Observe que as portas p2 e p4 já atenderam a um dos critérios. Para ficar sincronizado (veja etapa 2 do diagrama acima), o Switch A só precisa bloquear a porta p3 e atribuir a ela o estado Discarding (Descartando). Agora que todas as portas estão sincronizadas, o Switch A pode desbloquear sua nova porta de raiz p1 selecionada e enviar uma mensagem de concordância para responder à raiz. (veja o passo 3). Essa mensagem é uma cópia da BPDU proposta, com o bit de acordo definido, em vez do bit de proposta. Isso garante que essa porta p0 saiba exatamente a qual proposta corresponde o acordo que ela recebe.

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Quando p0 receber esse acordo, poderá passar imediatamente para o estado de encaminhamento. Este é o passo 4 da figura anterior. Observe que a porta p3 é deixada em estado de descarte designado após a sincronização. No passo 4, essa porta está na mesma situação que a porta p0 na etapa 1. Então ela inicia a proposta para seu vizinho e tenta passar rapidamente para o estado de encaminhamento.

  • O mecanismo de acordo de proposta é muito rápido, já que não precisa de nenhum temporizador. Essa onda de handshakes se propaga rapidamente em direção à extremidade da rede e rapidamente restaura a conectividade após uma alteração na topologia.

  • Se uma porta de descarte designada não receber aprovação após enviar uma proposta, ela fará lentamente a transição para o estado de encaminhamento, recuperando a seqüência tradicional de escuta-reconhecimento 802.1D. Isto pode acontecer se a ponte remota não reconhecer o RSTP BPDUs ou se a porta da ponte remota estiver bloqueando.

  • A Cisco introduziu uma melhoria no mecanismo síncrono que permite que uma ponte coloque apenas sua porta raiz anterior no estado de descarte quando sincronizar. O detalhamento de modo como esse mecanismo funciona está fora do escopo deste documento. No entanto, é possível presumir com segurança que ele será chamado na maior parte dos casos comuns de reconvergência. O cenário descrito na seção Convergência com 802.1w neste documento torna-se extremamente eficiente, já que somente as portas no caminho da porta de bloqueio final estão temporariamente confusas.

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UplinkFast

Outra forma da transição imediata para o estado de encaminhamento incluído no RSTP é similar à extensão da árvore de abrangência do proprietário UplinkFast da Cisco. Basicamente, quando uma ponte perde sua porta raiz, é capaz de colocar sua melhor porta alternativa diretamente no modo de encaminhamento (a aparência de uma nova porta raiz também é tratada pelo RSTP). A seleção de uma porta alternativa como a nova porta raiz gera uma alteração de topologia. O mecanismo de alteração de topologia 802.1w limpa as entradas apropriadas nas tabelas de Content Addressable Memory (CAM) da ponte de upstream. Isso elimina a necessidade do processo de geração de multicast fictício do UplinkFast.

Não é necessário configurar mais o UplinkFastas, já que o mecanismo é incluído nativamente e automaticamente habilitado no RSTP.

Novo Mecanismo de Alteração de Topologia

Quando uma ponte 802.1D detecta uma alteração de topologia, utiliza um mecanismo confiável para notificar primeiro a ponte raiz. Isso é mostrado neste diagrama:

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Depois que a ponte-raiz está ciente de uma alteração na topologia da rede, ela envia o flag TC nas BPDUs enviadas, que são então retransmitidos para todas as pontes na rede. Quando uma ponte recebe uma BPDU com o conjunto de bits de flag TC, reduz o tempo de envelhecimento de sua tabela de ponte para segundos de retardo de encaminhamento. Isso assegura uma relativa rapidez de escoamento de informações ultrapassadas. Consulte Entendendo as Alterações de Topologia de Protocolo de Abrangência de Árvore para obter mais informações sobre esse processo. Esse mecanismo de alteração de topologia é totalmente remodelado em RSTP. Tanto a detecção da alteração de topologia como sua propagação pela rede evoluíram.

Detecção de Alteração de Topologia

No RSTP, somente as portas sem extremidade que passam ao estado de encaminhamento causam uma alteração de topologia. Isso significa que uma perda de conectividade não é considerada como uma alteração de topologia mais, diferente do 802.1D (ou seja, uma porta que move-se para bloquear não mais gera um TC). Quando uma ponte RSTP detecta uma alteração na topologia, o seguinte acontece:

  • Ele inicia o temporizador TC While com um valor igual a duas vezes o tempo da saudação para todas as portas designadas que não sejam de extremidade e para sua porta de raiz, se necessário.

  • Ele limpa os endereços MAC associados a todas essas portas.

Observação: Tão logo o temporizador TC While executa em uma porta, as BPDUs enviadas dessa porta apresenta o conjunto de bits TC. As BPDUs também serão enviadas para a porta de raiz enquanto o cronômetro estiver ativo.

Notificação de Alteração de Topologia

Quando uma ponte recebe uma BPDU com o conjunto de bits TC de um vizinho, ocorre o seguinte:

  • Ele limpa os endereços MAC aprendidos em todas suas portas, exceto naquela que recebeu a alteração de topologia.

  • Ela inicia o cronômetro TC While e envia BPDUs com TC definido em todas as portas designadas e na porta-raiz (o RSTP não usa mais a BPDU de TCN específica, a menos que seja necessário notificar uma ponte legada).

Desta maneira, o TCN é rapidamente inundado por toda a rede. A propagação do TC é agora um processo de um único passo. De fato, o iniciador da alteração de topologia inunda essas informações em toda a rede, em oposição ao 802.1D, onde somente a raiz poderia fazer isso. Esse mecanismo é muito mais rápido do que o equivalente 802.1D. Não há necessidade de aguardar que a ponte raiz seja notificada e então mantém o estado de alteração de topologia em toda a rede por <idade máxima mais retardo de encaminhamento> segundos.

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Em apenas alguns segundos, ou pequenos momentos de saudação, a maior parte das entradas nas tabelas CAM de toda a rede (VLAN) flui. Essa abordagem resulta potencialmente em mais inundação temporária mas, por outro lado, limpa as possíveis informações ultrapassadas que impedem a restituição rápida de conectividade.

Compatibilidade com 802.1D

RSTP pode interoperar com protocolos STP de legado. Entretanto, é importante observar que os benefícios de convergência rápida herdados de 802.1w são perdidos quando ele interage com pontes legadas.

Cada porta mantém uma variável que define o protocolo para executar no segmento correspondente. Um temporizador de retardo de três segundos também inicia quando a porta aparece. Quando esse temporizador executa, o modo STP ou RSTP atual associado à porta é travado. Assim que o retardo de migração expira, a porta se adapta ao modo correspondente no próxima BPDU que receber. Se a porta mudar seu modo de operação como um resultado de uma BPDU recebida, o retardo da migração recomeça. Isso limita a possível freqüência de alteração do modo.

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Por exemplo, suponhamos que as Pontes A e B na figura anterior executem, ambas, o RSTP com o Switch A sendo designado para o segmento. Uma Ponte C STP de legado é introduzida nesse link. Como as pontes 802.1D ignoram RSTP BPDUs e os descartam, C acredita que não haja outras pontes no segmento e começa a enviar suas BPDUs de formato 802.1D inferiores. O Switch A recebe estas BPDUs e, após duas vezes o máximo de segundos de tempo de saudação, altera seu modo para 802.1D apenas naquela porta. Como resultado, C agora compreende as BPDUs do Switch A e aceita A como uma ponte designada para esse segmento.

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Observe neste caso em particular, se a Ponte C for removida, a Ponte A executa no modo STP nessa porta mesmo se ele for capaz de funcionar mais eficientemente no modo RSTP com seu vizinho B exclusivo. Isso porque A não sabe que a Ponte C foi removida do segmento. Para esse caso (raro) em particular, a intervenção do usuário é necessária para reiniciar a detecção do protocolo da porta manualmente.

Quando uma porta está no modo de compatibilidade 802.1D também pode lidar com BPDUs de TCN (notificação de alteração de topologia) e BPDUs com o conjunto de bits TC ou TCA.

Conclusão

O RSTP (IEEE 802.1w) inclui nativamente a maioria das melhorias de proprietário do Cisco para a árvore de abrangência 802.1D como BackboneFast, UplinkFast e PortFast. O RSTP pode alcançar convergência muito mais rapidamente em uma rede configurada de modo adequado, às vezes, em questão de algumas centenas de milissegundos. Temporizadores clássicos 802.1D, como de retardo de encaminhamento e max_age, são utilizados somente como um backup e não devem ser necessários caso links de ponto a ponto e portas de extremidade sejam prontamente identificados e configurados pelo administrador. Também, os temporizadores não devem ser necessários se não houver interação com pontes legados.

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