Limitaciones del árbol de extensión Ethernet: Tarjeta de la serie E

Introducción

Este documento aclara algunas de las reglas del árbol de expansión y describe cómo las reglas afectan a la asignación de VLAN. Este documento no pretende ser una guía completa del spanning tree y el aprovisionamiento de circuitos Ethernet en el ONS 15454. En su lugar, este documento:

• Explica las razones que hacen que ciertas asignaciones de VLAN fallen.

• Proporciona recomendaciones que puede utilizar para diseñar mejor las redes. Las recomendaciones le permiten considerar las limitaciones del árbol de expansión cuando planifique e implemente circuitos.

• Sugiere una solución alternativa en caso de que encuentre las restricciones del árbol de expansión al modificar o crear circuitos.

Prerequisites

Requirements

Cisco recomienda que tenga conocimiento sobre estos temas:

• Cisco ONS 15454

• Spanning Tree Protocol (STP)

Componentes Utilizados

La información que contiene este documento se basa en las siguientes versiones de software y hardware.

• Cisco ONS 15454 versión 4.6.x y 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.

Convenciones

Consulte Convenciones de Consejos TécnicosCisco para obtener más información sobre las convenciones del documento.

Antecedentes

La función principal del algoritmo de árbol de extensión (STA) es cortar los bucles que los enlaces redundantes crean en las redes puenteadas. Cuando el STP detecta varias trayectorias entre los hosts de red, el STP bloquea los puertos hasta que existe sólo una trayectoria.

STA se habilita de forma predeterminada en las interfaces ópticas del ONS 15454. También puede configurar STA en los puertos frontales de las tarjetas Ethernet.

Las reglas del árbol de expansión en el ONS 15454 no le permiten crear nuevos circuitos o modificar los circuitos existentes si no respeta ciertas restricciones de asignación de VLAN. Sin embargo, las reglas no impiden algunas configuraciones de circuitos que pueden conducir a redes mal diseñadas. Debe tener en cuenta esas configuraciones al diseñar la red.

Fallas de Asignación de VLAN

Descripción de problemas

El software de árbol de extensión del ONS 15454 se ejecuta en Timing, Communications and Control (TCC), que es un recurso compartido.

Nota: Este documento utiliza TCC genéricamente para referirse a todas las variaciones de la tarjeta.

Cada nodo puede tener un máximo de ocho instancias de árbol de expansión. Para minimizar el número de instancias de árbol de expansión por nodo, puede asignar instancias de árbol de expansión en un circuito en lugar de VLAN. Un circuito sólo puede asignarse a una instancia del árbol de expansión. Puede asignar un conjunto de VLAN a un circuito.

El software ONS 15454 también admite estas funciones:

• Generación automática de instancias de árbol de expansión

• Circuitos con VLAN que se superponen parcialmente

• Instalación para contraer el árbol de expansión

Para soportar estas funciones, y también porque asigna instancias del árbol de expansión en base a un circuito, estas verificaciones son aplicables cuando crea o modifica un circuito:

• El conjunto de VLAN del circuito nuevo o modificado debe coincidir con los conjuntos de VLAN de otros circuitos existentes.

• Si el conjunto de VLAN del circuito nuevo o modificado se superpone con el conjunto de VLAN de un circuito existente, ambos circuitos utilizan la misma instancia del árbol de expansión.

• Si el conjunto de VLAN del circuito nuevo o modificado se superpone con los conjuntos de VLAN de otros circuitos existentes que ejecutan el mismo árbol de expansión, todos los circuitos utilizan la misma instancia del árbol de expansión.

• Si el conjunto de VLAN del circuito nuevo o modificado se superpone con los conjuntos de VLAN de otros circuitos existentes que ejecutan diferentes instancias de spanning tree, la asignación de VLAN falla.

La tabla 1 muestra un ejemplo de asignaciones de VLAN exitosas:

Tabla 1: Asignación de VLAN correcta

Circuit	Conjunto de VLAN	Comentarios	Instancia de árbol de expansión
C1	10, 20	Nueva instancia del árbol de expansión	STP 1
C2	30	Nueva instancia del árbol de expansión	STP 2
C3	20, 40	Puesto que 20 coincide con 20 en C1, la misma instancia del árbol de expansión que C1.	STP 1
C4	30, 50	Puesto que 30 coincide con 30 en C2, la misma instancia del árbol de expansión que C2.	STP 2
C5	60	Nueva instancia del árbol de expansión	STP 3
C6	30, 50, 70	30 y 50 coinciden con 30 y 50 en C4, la misma instancia del árbol de expansión que en C4	STP 2

La tabla 2 ilustra un caso simple de falla de asignación de VLAN:

Tabla 2: Falla de Asignación de VLAN

Circuit	Conjunto de VLAN	Comentarios	Instancia de árbol de expansión
C1	10	Nueva instancia del árbol de expansión	STP 1
C2	20	Nueva instancia del árbol de expansión	STP 2
C3	10, 20	10 coincide con 10 en C1, y 20 coincide con 20 en C2. C1 y C2 pertenecen a diferentes instancias del árbol de expansión. Por lo tanto, la asignación de VLAN falla.	Falla

La asignación de VLAN en el segundo ejemplo falla porque C3 coincide con los conjuntos de VLAN de C1 y C2 pero C1 y C2 ejecutan diferentes instancias de spanning tree.

Cuando la asignación de VLAN falla durante la creación del circuito, aparece un error "VLAN/violación del árbol de expansión" (consulte la Figura 1).

Figura 1: Violación de VLAN/Spanning Tree

De manera similar, cuando la asignación de VLAN falla mientras intenta editar un circuito, aparece un mensaje de error (consulte la Figura 2).

Figura 2: No se puede asignar el conjunto de VLAN

Recomendación

Como resultado de la restricción mencionada en la sección Descripción del Problema, tenga mucho cuidado con el orden en que agrega circuitos con conjuntos de VLAN que se superponen. Para evitar restricciones más adelante, Cisco recomienda que planifique la asignación de VLAN de modo que primero agregue los circuitos con conjuntos VLAN más grandes, que tienen una mayor probabilidad de superposición. De esta manera, si agrega un circuito con un conjunto de VLAN superpuesto posteriormente, el circuito colapsa en el mismo árbol de expansión.

Considere el ejemplo de la Tabla 2. Cisco recomienda que primero se aprovisione C3 y, a continuación, se aprovisionen C1 y C2. Alternativamente, puede aprovisionar los circuitos en el orden C3-C2-C1, que tiene el mismo efecto. Véase la tabla 3 para más detalles.

Tabla 3: Pedido recomendado para aprovisionar los circuitos

Circuit	Conjunto de VLAN	Comentarios	Instancia de árbol de expansión
C3	10,20	Nueva instancia del árbol de expansión	STP 1
C1	10	10 coincide con 10 en C3, la misma instancia del árbol de expansión que C3.	STP 1
C2	20	20 coincide con 20 en C3, la misma instancia del árbol de expansión que en C3	STP1

La misma lógica se aplica cuando se aplica el árbol de expansión a los puertos frontales de las tarjetas Ethernet.

Solución alternativa para circuitos aprovisionados en un pedido incorrecto

Utilice esta solución alternativa para evitar el error de asignación de VLAN cuando necesite modificar los circuitos que no ha aprovisionado en el orden recomendado: asigne VLAN fantasma a los circuitos existentes.

Las VLAN fantasma hacen referencia a las VLAN no utilizadas que no transportan tráfico. La adición de VLAN fantasma fuerza al árbol de expansión a colapsar en la misma instancia. Tenga en cuenta el diseño de la red cuidadosamente para asegurarse de que no bloquea ningún tramo de forma incorrecta. En función de la complejidad y el diseño de la red, los resultados del tráfico a veces son inevitables.

Un ejemplo típico, donde dos VLAN deben colapsar en el mismo spanning tree, es un escenario "dumbbell". En un escenario de dumbbell, se utiliza una configuración lineal para unir dos anillos con dos VLAN, por ejemplo, V10 y V20. Para evitar loops, antes de agregar un circuito que se une a los dos anillos, asegúrese de que los circuitos de cada nodo se colapsen en el mismo árbol de expansión.

Figura 3: El escenario de Dumbbell

Por ejemplo, supongamos que la asignación de VLAN inicial en el Nodo 1 es como se muestra aquí:

• C1: V10 STP 1

• C2: V20 STP 2

A continuación se presenta una posible solución alternativa:

1. Agregue una VLAN fantasma (V99) a C1.

   • C1: V10, V99 STP 1

   • C2: V20 STP2

2. Agregue una VLAN fantasma (V99) a C2.

   • C1: V10, V99 STP 1

   • C2: V20, V99 STP 1

3. Agregue el nuevo circuito C3 con las VLAN V10 y V20.

   1. C1: V10, V99 STP 1

   2. C2: V20, V99 STP 1

   3. C3: V10, V20, V99 STP1

4. Quite la VLAN fantasma de C1 y C2.

   1. C1: V10 STP 1

   2. C2: V20 STP 1

   3. C3: V10, V20 STP1

   La Figura 3 representa la topología de VLAN final.

Configuraciones de circuito no válidas

La creación o modificación exitosa del circuito significa que la asignación de VLAN pasa la regla de mapeo por circuito-spanning-tree, pero no garantiza que la configuración del circuito sea válida. Aunque se contrae un árbol de expansión, no se puede curar una red mal diseñada. A continuación se presentan algunos escenarios que explican este punto.

Escenario 1

Esta primera situación consiste en dos nodos, el Nodo 1 y el Nodo 2, con dos circuitos C1 y C2. El circuito C1 transporta las VLAN V10 y V20, y el circuito C2 transporta la VLAN V20 (consulte la Figura 4). Hay un loop presente en el dominio de V20, pero el dominio de V10 no tiene ningún loop. Sin embargo, uno de los spans está bloqueado porque los circuitos se colapsan en un árbol de expansión. Estos son los factores que determinan cuál de los prospectos está bloqueado:

• Direcciones MAC de los puertos back-end

• Tamaño del circuito

• Orden de creación de los circuitos

Si resulta que el circuito C1 está bloqueado, el tráfico V10 no fluye. Por lo tanto, este diseño de red no es válido bajo las limitaciones del árbol de expansión.

Figura 4: Configuración no válida: Escenario 1

Escenario 2

La segunda situación consiste en dos nodos, el Nodo 1 y el Nodo 2, y tres circuitos C1, C2 y C3. Aquí, se crean los circuitos en el orden correcto (consulte la Tabla 2), para que el aprovisionamiento de circuitos tenga éxito y todos los circuitos estén en el mismo árbol de expansión. El circuito C1 transporta VLAN V10 y V20, C2 transporta VLAN V10 y C3 transporta VLAN V20 (consulte la Figura 5).

Suponga que los parámetros del árbol de expansión son correctos, lo que puede ocurrir en algunas situaciones, por ejemplo, cuando C1 es más ancho que los otros circuitos. Se bloquean C2 y C3, y todo el tráfico fluye entre el Nodo 1 y el Nodo 2. Si elimina posteriormente C1, los circuitos C2 y C3 continúan ejecutando el mismo árbol de expansión. Después de la eliminación de C1, se bloquea la VLAN V10 o la VLAN V20. De nuevo, este diseño de red no es válido bajo las limitaciones del árbol de expansión.

Figura 5: Configuración no válida: Escenario 2

Escenario 3

Este ejemplo consta de un sistema de cuatro nodos con dos circuitos. El circuito C1 transporta las VLAN V10 y V20 mientras que C2 transporta las VLAN V10, V20 y V30. Ambos circuitos ejecutan la misma instancia del árbol de expansión, porque los conjuntos de VLAN de ambos circuitos se superponen. Los dominios V10 y V20 contienen un loop. Por lo tanto, uno de los spans está bloqueado. Si el tramo bloqueado es C1, todas las VLAN fluyen. Esta configuración parece correcta, pero el problema es que no hay protección disponible para V30; si el tramo C2 falla, V10 y V20 fluyen sobre C1, pero no hay trayectoria para V30.

Figura 6: Configuración no válida: Escenario 3

Circuitos sin punto a punto

Cuando se contrae el árbol de expansión, se encuentran problemas con circuitos punto a punto que abarcan el mismo conjunto de nodos pero en diferentes tarjetas "sin punto". En el modo "sin costura", también conocido como "EtherSwitch de una sola tarjeta", cada tarjeta sigue siendo una única entidad de conmutación dentro del ONS 15454. Sin embargo, si dos circuitos que abarcan diferentes tarjetas "sin punto" utilizan el mismo ID de VLAN, los circuitos siguen colapsando en la misma instancia del árbol de expansión y uno de ellos está bloqueado. La figura 7 ilustra este problema.

Figura 7: Ejemplo de Circuitos sin Codificar Punto a Punto

En este ejemplo, C2 está bloqueado y, por lo tanto, no hay tráfico entre el Router 3 y el Router 4. Para superar este problema, Cisco introdujo la función de apagado por circuito (también conocida como "reutilización de VLAN") en ONS 15454 versión 3.3 y posteriores. Esta función le permite inhabilitar o habilitar STP en un único circuito. Cuando inhabilita el STP, varios circuitos punto a punto que utilizan diferentes tarjetas "Unstitched" pueden utilizar el mismo ID de VLAN sin ser bloqueados.

Para inhabilitar el árbol de expansión, asegúrese de que no marque la casilla de verificación Enable Spanning Tree en la pantalla Circuit Creation (consulte el rectángulo rojo en la Figura 8).

Figura 8: Creación del circuito: Desactivar árbol de extensión

Visualización de la Asignación de Spanning Tree

Complete estos pasos para mostrar las asignaciones de spanning tree a través de CTC:

1. Inicie sesión en Cisco Transport Controller (CTC).

   Figura 9: Asignación de árbol de extensión

   

2. Haga clic en Mantenimiento (consulte la flecha A en la Figura 9).

3. Haga clic en Ether Bridge (consulte la flecha B en la Figura 9).

4. Haga clic en Circuitos (consulte la flecha C en la Figura 9).

   La visualización incluye el tipo, el nombre/puerto del circuito, el ID de STP y las VLAN.

Información Relacionada

• Soporte Técnico y Documentación - Cisco Systems