Ch. 7 – Spanning Tree Protocol Ch. 7 – Spanning Tree Protocol

Ch. 7 – Spanning Tree
Protocol
CCNA 3 version 3.0
Wolfgang Riggert, FH Flensburg,
auf der Grundlage Rick Graziani, Cabrillo College
Vorbemerkung
Die englische Originalversion finden Sie unter :
http://www.cabrillo.cc.ca.us/~rgraziani/
Der username ist cisco und das Password perlman
• Viele der Informationen ergänzen das Online-Curriculum
• Die Zusatzinformation ist zur Verdeutlichung und weiteren
Erklärung der Themen eingefügt
• Die Originalversion ist um eigene Folien erweitert, um das
Verständnis zu fördern
2
Überblick
•
•
•
•
•
•
•
•
Beschreibung redundanter Netzwerktopologien
Definition von Broadcaststorms und ihrer Wirkung
Erkennen der Ursachen und Auswirkungen instabiler MACAdressen und mehrfacher Rahmenübertragung
Beschreibung der Bedeutung des Spanning-Tree-Protokolls in
geswitchten Netzen
Identifizierung der Schlüsselelemente des Spanning-Trees
Wahl der Root-Bridge
Spanning-Tree Zustände
Vergleich von Spanning-Tree und Rapid Spanning-Tree
3
Redundanz
•
•
Zuverlässigkeit in einem Netz wird durch zuverlässige
Geräte, fehlertolerante Systeme und Redundanz erreicht
Das Netz soll eine Topologie aufweisen, die eine schnelle
Konvergenz nach einem Fehlerfall ermöglicht
4
Redundante Topologien
eine Bridge
redundante Bridges
• Ein Straßennetz ist ein Beispiel redundanter
Topologien
• Wenn eine Straße gesperrt ist, existiert eine
Umleitung zum Ziel
5
Verkehrstypen
•
•
•
•
bekannte Unicast: Zieladresse befindet sich in Switchtabelle
unbekannte Unicast: Zieladresse ist nicht in der Switchtabelle
verzeichnet
Multicast: Pakete an eine Gruppenadresse
Broadcast: Pakete an alle Interfaces mit Ausnahme des
Empfangenden
6
Switchverhalten
• Switches lernen die Quell-MAC-Adresse an ihren Ports, um
Pakete an den Empfänger weiterzuleiten. Die Quell-MACAdresse wird zusammen mit dem Port, an dem sie
registriert wurde, in die Switchtabelle eingetragen
• Switches fluten Pakete, deren Zieladresse sie nicht kennen
• Broadcasts und Multicasts werden ebenfalls “geflutet”
• Eine redundante Switchtopologie kann Broadcaststorms,
mehrere Paketkopien oder instabile MAC-Adresstabellen
erzeugen
7
Spanning-Tree
Eigenschaften
•
•
•
•
•
Definition: RFC 802.1D, 802.1W, 802.1S
Zweck: Erzeugung einer schleifenfreien Layer-2Infrastruktur
Automatische Neukonfiguration im Falle eines
Verbindungsausfalls
Lange Konvergenzzeiten (typischerweise 30 bis
50 Sekunden)
Verbesserungen in Rapid Spanning-Tree Protocol
(RSTP), in 802.1W
8
Broadcast Storm
• Wenn Host X eine Broadcast wie z.B. eine ARP-Request
sendet, flutet Switch A diese auf alle Ports
• Switch B auf dem gleichen Segment verfährt in gleicher
Weise
• Switch B erkennt die Broadcast von Switch A und
umgekehrt sieht Switch A die Broadcast von Switch B.
Beide leiten die Broadcast jedoch weiter
• Dieser Vorgang wiederholt sich endlos -> Broadcaststorm
9
Multiple Frame
•
•
•
Multiple Frame Voraussetzung:
Spanning Tree Protocol ist nicht aktiviert
– MAC-Adresse von Router Y ist beiden Switches
unbekannt
– Host X hat die MAC-Adresse von Router Y noch in
seinem ARP Cache
Host X sendet einen Unicastframe an Router Y.
10
Multiple Frame
1
1
3
2
• Der Router erhält den Frame, weil er auf dem gleichen
Segment wie Host X liegt
• Switch A kennt die MAC-Adresse von Router Y nicht und
flutet den Frame daher (Segment 2). Switch B verfährt in
gleicher Weise, so dass mehrere Kopien des Frames
entstehen
• Nachdem Switch B den Frame von Switch A erhält, so dass
Router Y mehrere Kopien des gleichen Frames empfängt
11
MAC-Instabilität
– Ein Switch kann fälschlicherweise eine MAC-Adresse an einem
Port lernen, obwohl sie sich an einem anderen Port befindet
– Host X sendet einen Frame an Router Y
– Switches A und B lernen die MAC-Adresse von Host X auf Port 0.
– Der Frame an Router Y wird auf Port 1 von beiden Switches
geflutet
– Switches A und B erkennen die Information auf Port 1 und lernen
12
die Adresse von Host X auf Port 1
Redundante Pfade ohne
Spanning Tree
Host Kahn sendet einen Ethernet Frame an Host Baran. Beide Switches
Moe und Switch Larry erkennen den Frame und tragen Host Kahn’s MacAdresse in ihre Switchingtabelle ein.
100BaseT Ports
10BaseT Ports (12)
Moe
Host Kahn
Hub
A
00-90-27-76-96-93
A
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
13
Redundante Pfade ohne
Spanning Tree
SAT (Source Address Table)
Port 1: 00-90-27-76-96-93
100BaseT Ports
10BaseT Ports (12)
Moe
Host Kahn
Hub
A
00-90-27-76-96-93
A
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
SAT (Source Address Table)
Port 1: 00-90-27-76-96-93
14
Redundante Pfade ohne
Spanning Tree
Beide Switches finden nicht die
Zieladresse in ihrer Tabelle, so dass sie
den Frame fluten
10BaseT Ports (12)
SAT (Source Address Table)
Port 1: 00-90-27-76-96-93
100BaseT Ports
Moe
Host Kahn
Hub
A
00-90-27-76-96-93
A
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
SAT (Source Address Table)
Port 1: 00-90-27-76-96-93
15
Redundante Pfade ohne
Spanning Tree
SAT (Source Address Table)
Switch Moe lernt fälschlicherweise die
Source Adresse 00-90-27-76-96-93 auf
Port A
10BaseT Ports (12)
Port 1: 00-90-27-76-96-93
Port A: 00-90-27-76-96-93
100BaseT Ports
Moe
Host Kahn
Hub
A
00-90-27-76-96-93
A
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
SAT (Source Address Table)
Port 1: 00-90-27-76-96-93
16
Redundante Pfade ohne
Spanning Tree
SAT (Source Address Table)
Gleiches gilt für Switch Larry
Port 1: 00-90-27-76-96-93
Port A: 00-90-27-76-96-93
100BaseT Ports
10BaseT Ports (12)
Moe
Host Kahn
Hub
A
00-90-27-76-96-93
A
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
SAT (Source Address Table)
Port 1: 00-90-27-76-96-93
Port A: 00-90-27-76-96-93
17
Redundante Pfade ohne
Spanning Tree
SAT (Source Address Table)
Wenn Host Baran einen Frame an Host Kahn
sendet, nimmt dieser den längeren Weg über
Port A von Switch Larry
10BaseT Ports (12)
Port 1: 00-90-27-76-96-93
Port A: 00-90-27-76-96-93
100BaseT Ports
Moe
Host Kahn
Hub
A
00-90-27-76-96-93
A
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
SAT (Source Address Table)
Port 1: 00-90-27-76-96-93
Port A: 00-90-27-76-96-93
18
Broadcasts ohne Spanning Tree
Betrachte im folgenden nicht die Switchingtabelle, sondern die Frames. Host
Kahn sendet eine Broadcast, z.B. einen ARP Request.
1
10BaseT Ports (12)
Moe
Host Kahn
Hub
A
00-90-27-76-96-93
A
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
1 2
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
19
Broadcasts ohne Spanning Tree
Beide Switches fluten diese Broadcast einschließlich ihrer Ports A
1
10BaseT Ports (12)
Moe
Host Kahn
Hub
A
00-90-27-76-96-93
A
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
1 2
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
20
Broadcasts ohne Spanning Tree
Beide Switches erhalten diese Broadcast auf unterschiedlichen Ports und
fluten diese auf ihren anderen Ports (Duplizierung der Broadcasts)
1
10BaseT Ports (12)
Moe
Duplicate frame
Host Kahn
Hub
Duplicate frame
A
00-90-27-76-96-93
A
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
1 2
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
21
Broadcasts ohne Spanning Tree
Dieser Prozess wiederholt sich und erzeugt einen Broadcaststorm
1
10BaseT Ports (12)
Moe
Host Kahn
Hub
A
Duplicate frame
A
Duplicate frame
00-90-27-76-96-93
10BaseT Ports (12)
Larry
100BaseT Ports
1 2
Host Baran
00-90-27-76-5D-FE
22
Aufgabe
• Anders als in IP kennt die Schicht 2 keine
Time-to-Live-Feld
• Die Lösung besteht darin, physikalische
Schleifen zuzulassen, aber eine logisch
schleifenfreie Topologie in Form eines
Baumes zu erzeugen
• Der Algorithmus zur Erzeugung dieses
Baumes ist das Spanning Tree Verfahren
• Quelle : http://www.equipecom.com/radia.html
23
Kosten
Spanning Tree verwendet zur Bewertung der Links
eine Kostenmetrik
Die Kosten bestimmen sich aus der Bandbreite
24
Elemente
•
•
Das Spanning-Tree Protokoll bestimmt eine
root bridge als Wurzel des Baumes
Redundante Verbindungen werden nicht Teil des
Baumes, sondern werden als blocked markiert
25
STP-Begriffe
] Bridge Protocol Data Units (BPDUs)
] Root Bridge : Wurzel des Spanning-Tree; besitzt die
kleinste Bridge-ID des Netzes
] Root Port : der Port mit den geringsten Pfadkosten in
Richtung Root Bridge
] Path Cost : reziproker Wert der Bandbreite
] Designated Bridge : Bridge im LAN-Segment, die den
Datenverkehr in Richtung Root-Bridge überträgt
] Designated Port : Port der Designated Bridge in
Richtung Root
26
Spanning-Tree Protokoll 1
• Durch geblockte Pfade wird eine schleifenfreie Topologie
möglich. Frames, die auf diesen Pfaden empfangen werden,
werden verworfen
• Zum Informationsaustausch verwendet Spanning Tree
Bridge Protocol Data Unit (BPDU).
• BPDUs werden auch von geblockten Verbindungen
empfangen, um im Fall eines Verbindungsausfalls sofort
aktiv zu werden
27
Spanning-Tree Protokoll 2
Spanning Tree Aktionen
• Bestimmung der Root Bridge
• Berechnung des kürzesten Weges von jedem Knoten zur
Root Bridge
• Der Port in Richtung Root wird als designated Port
bezeichnet, geblockte Ports als non-designated
28
Teile der folgenden Informationen sind nicht
Bestandteil des Curriculums
Bridge ID und Pfadkosten
•
•
•
STP wählt die Root Bridge als Referenzpunkt und bestimmt
alle zulässigen Pfade in Abhängigkeit von diesem Punkt
Existieren mehrere Pfade, wählt STP den “besten” und
blockiert die anderen
Zur Pfadauswahl nutzt STP zwei Angaben :
– Bridge ID
– Pfadkosten
30
Bridge ID (BID)
•
•
Bridge ID (BID) wird zur Identifikation einer Bridge/eines
Switches benötigt.
Sie besteht aus zwei teilen:
– eine 2-byte Bridge Priority: Cisco setzt den Wert
defaultmäßig auf 32,768 oder 0x8000.
– eine 6-byte MAC Adresse
31
Bridge ID (BID)
•
•
•
BID wird zur Wahl der Root Bridge genutzt, wobei ein
niedriger Wert eine hohe Priorität angibt!!!
Die Bridge mit der niedrigsten BID = höchsten Priorität
wird Root
Besitzen alle Geräte die gleiche Priorität, entscheidet die
MAC-Adresse. Der Switch mit der niedrigsten MAC-Adresse
wird Root Bridge.
32
Bridge ID (BID)
ALSwitch#show spanning-tree
VLAN0001
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 32768
Address 0003.e334.6640
Cost
19
Port
23 (FastEthernet0/23)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address 000b.fc28.d400
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300
Interface
Port ID
Designated
Port ID
Name
Prio.Nbr
Cost Sts
Cost Bridge ID
Prio.Nbr
---------------- -------- --------- --- --------- -------------------- -------Fa0/23
128.23
19 FWD
0 32768 0003.e334.6640 128.25
ALSwitch#
33
Pfadkosten
•
•
Ursprünglich definierte 802.1d Kosten als
1000/Bandbreite des Links
– Kosten eines 10Mbps Links = 100 oder 1000/10
– Kosten eines 100Mbps Links = 10 oder 1000/100
– Kosten eines 1Gbps Links = 1 oder 1000/1000
Für 10 Gbps Ethernet ist keine Angabe möglich
34
Pfadkosten
•
IEEE modifizierte die Ursprungswerte, um auch 10GBitEthernet aufzunehmen:
– 4 Mbps
250
– 10 Mbps 100
– 16 Mbps 62
– 45 Mbps 39
– 100 Mbps 19
– 155 Mbps 14
– 622 Mbps 6
– 1 Gbps
4
35
– 10 Gbps
2
STP Entscheidungsfolge
• Um eine schleifenfreie Topologie zu erzeugen, richten
sich STP nach einem Vorgehen in vier Schritten
• Four-Step decision Sequence
Schritt 1 - niedrigste BID
Schritt 2 – niedrigsten Pfadkosten zur Root Bridge
Schritt 3 - niedrigste Sender BID
Schritt 4 - niedrigste Port ID
• Zur Konfiguration nutzen Switches BPDUs
36
STP-Ablauf
•
•
•
•
•
Bridges wählen die Bridge mit der kleinsten ID als Root
Bridges berechnen die Pfadkosten zur Rootbridge; z.B. die Kosten von
Bridge B zu Bridge A können 119 oder 61 betragen
Bridges bestimmen die Designated Bridge für jedes LAN-Segment; z.B.
Bridge A ist Designated Bridge für LAN-Segment 1 und 3, weil sie die
geringsten Pfadkosten zur Rootbridge aufweist.
Bridges wählen die Ports, die den Spanning Tree aufspannen
Alle verbleibenden Ports gehen in den Zustand „blocked“
37
STP Entscheidungsfolge
BPDU Schlüsselkonzept:
• Bridges speichern eine Kopie der “besten” BPDU auf jedem
Port
• Zur Auswahl werden alle auf dem Port empfangenen BPDUs
ausgewertet
• Jede BPDU wird gemäß des vierstufigen
Entscheidungsprozesses geprüft
• Nur die BPDU mit dem geringsten Wert wird gespeichert
38
STP Konvergenz
•
STP verwendet drei Schritte, um eine schleifenfreie Topologie
zu erzeugen
STP Konvergenz
Schritt 1 Wahl einer Root Bridge
Schritt 2 Wahl der Root Ports
Schritt 3 Wahl der Designated Ports
•
Alle STP Entscheidungen basieren auf dem vierstufigen
Entscheidungsprozess
Schritt 1 - niedrigste BID
Schritt 2 – niedrigste Pfadkosten zur Root Bridge
Schritt 3 - niedrigste Sender BID
Schritt 4 - niedrigste Port ID
39
Schritt 1 : Wahl der Root
Bridge
Der Switch mit der höchsten Priorität, d.h. der niedrigsten
BID gewinnt, hier: Cat-A
40
Schritt 1 : Wahl der Root
Bridge
•
•
Um einen bestimmten Switch zur Root Bridge zu machen, kann
dessen Priorität verändert werden
BPDUs werden alle 2 Sekunden gesendet.
41
Schritt 1 : Wahl der Root
Bridge
2900#show spanning-tree
Spanning tree 1 is executing the IEEE compatible Spanning Tree
protocol
Bridge Identifier has priority 32768, address 0003.e334.6640
Configured hello time 2, max age 20, forward delay 15
We are the root of the spanning tree
Topology change flag not set, detected flag not set, changes 1
Times: hold 1, topology change 35, notification 2
hello 2, max age 20, forward delay 15
Timers: hello 0, topology change 0, notification 0
Interface Fa0/1 (port 13) in Spanning tree 1 is down
Port path cost 19, Port priority 128
Designated root has priority 32768, address 0003.e334.6640
Designated bridge has priority 32768, address 0003.e334.6640
Designated port is 13, path cost 0
Timers: message age 0, forward delay 0, hold 0
BPDU: sent 1, received 0
42
Schritt 2 : Wahl der Root
Ports
Root
Bridge
Cost=19
1/1
1/2
Cost=19
Cat-A
1/1
1/1
Cat-B
Cat-C
1/2
1/2
Cost=19
•
•
•
•
Der Root Port eines Switches ist der Port, der der am
nächsten zur Root Bridge liegt.
STP nutzt die kosten um die Nähe zu bestimmen.
Jede non-Root Bridge wählt einen Root Port!
Die Root Path Cost sind die kumulierten Kosten aller Links
zur Root Bridge
43
Schritt 2 : Wahl der Root
Ports
Root
Bridge
BPDU
Cost=19
Cost=0
BPDU
1/2
Cost=0
1/1
Cost=19
Cat-A
BPDU
BPDU
Cost=0+19=19
Cost=0+19=19
1/1
1/1
Cat-B
Cat-C
1/2
1/2
Cost=19
Schritt 1
• Cat-A sendet BPDUs, die Root Path Cost von 0 enthalten
• Cat-B empfängt diese BPDUs und fügt die Path Cost von Port 1/1
den erhaltenen Root Path Cost hinzu
44
Schritt 2 : Wahl der Root
Ports
Root
Bridge
BPDU
Cost=19
Cost=0
BPDU
1/2
Cost=0
1/1
Cost=19
Cat-A
BPDU
BPDU
Cost=0+19=19
Cost=0+19=19
1/1
1/1
Cat-B
Cat-C
1/2
1/2
Cost=19
Schritt 2
• Cat-B addiert Root Path Cost 0 und seine Port 1/1 cost von 19 = 19
45
Schritt 2 : Wahl der Root
Ports
BPDU
BPDU
Cost=0
Cost=19
Root
Bridge
1/1
BPDU
1/1
Cost=19
1/2
Cat-A
Cost=19
BPDU
Cost=0
BPDU
Cost=19
BPDU
BPDU
Cost=19
Cost=19
Cost=38 (19=19)
Cat-B
1/1
Cost=38 (19=19)
Cat-C
1/2
BPDU
1/2
Cost=19
Schritt 3
• Cat-B nutzt den Wert 19 intern und sendet BPDUs mit
Root Path Cost von 19 auf Port 1/2.
46
Schritt 2 : Wahl der Root
Ports
BPDU
BPDU
Cost=0
Cost=19
Root
Bridge
1/1
BPDU
1/1
Cost=19
1/2
Cat-A
Cost=19
BPDU
Cost=0
BPDU
Cost=19
BPDU
BPDU
Cost=19
Cost=19
Cost=38 (19=19)
Cat-B
1/1
Cost=38 (19=19)
Cat-C
1/2
BPDU
1/2
Cost=19
Schritt 4
• Cat-C empfängt die BPDU von Cat-B und vergrößert die ,
Root Path Cost auf 38 (19+19).
47
Schritt 2 : Wahl der Root
Ports
Schritt 5
• Cat-B berechnet, dass er die Root Bridge mit Kosten von
19 über Port 1/1 erreicht und mit 38 über Port 1/2.
• Port 1/1 wird der Root Port für Cat-B.
• Cat-C führt die gleiche Berechnung durch
48
Ergebnis : Wahl der Root
Ports
49
Zusammenfassung: RootBestimmung
Root-Pfad festlegen
nein
Gleiche Pfadkosten ?
Pfad mit geringsten
Pfadkosten
ja
Gleiche Priorität
der Bridge-ID ?
nein
Pfad mit der höchsten
Priorität der Bridge-ID
ja
nein
Gleiche Priorität
des Ports ?
Pfad mit der höchsten
Priorität des Ports
ja
Pfad mit der kleinsten
Nummer des Ports
Root-Pfad festlgelegt
50
Schritt 3 : Wahl der
Designated Ports
•
•
•
Ein Designated Port arbeitet als der Switchport, der Daten von
und zur Root Bridge sendet und empfängt
Jedes Segment eines bridged Netzwerkes besitzt einen
Designated Port, der auf der Basis der cumulative Root Path
Cost zur Root Bridge bestimmt wird
Der Switch, der den Designated Port besitzt, wird als Designated
Bridge des Segmentes bezeichnet
51
Schritt 3 : Wahl der
Designated Ports
Root
Root Path Cost = 0 Bridge Root Path Cost = 0
Cost=19
1/1
Segment 1
Cost=19
1/2
Segment 2
Cat-A
Root Path Cost = 19
1/1
Root Path Cost = 19
Root Port
1/1
Root Port
Cat-B
Cat-C
1/2
1/2
Root Path Cost = 19
Root Path Cost = 19
Segment 3
Cost=19
•
•
•
Segment 1: Cat-A:1/1 hat Root Path Cost = 0 und Cat-B:1/1
hat Root Path Cost = 19.
Segment 2: Cat-A:1/2 hat Root Path Cost = 0 und Cat-C:1/1
hat Root Path Cost = 19.
Segment 3: Cat-B:1/2 hat Root Path Cost = 19 und CatC:1/2 hat Root Path Cost = 19.
52
Schritt 3 : Wahl der
Designated Ports
Root
Bridge
Root Path Cost = 0
Cost=19
1/1
Segment 1
Root Path Cost = 0
1/2
Cost=19
Segment 2
Cat-A
Designated Port
Designated Port
Root Path Cost = 19
1/1
Root Path Cost = 19
Root Port
Root Port
Cat-B
1/1
Cat-C
1/2
1/2
Root Path Cost = 19
Root Path Cost = 19
Segment 3
Cost=19
Segment 1
• Weil Cat-A:1/1 die geringsten Root Path Cost hat, wird
dieser Port Designate Port für Segment 1.
Segment 2
• Weil Cat-A:1/2 die geringsten Root Path Cost hat, wird
dieser Port Designate Port für Segment 2.
53
Schritt 3 : Wahl der
Designated Ports
Root
Bridge
Root Path Cost = 0
Cost=19
1/1
Segment 1
Root Path Cost = 0
1/2
Cost=19
Segment 2
Cat-A
Designated Port
Designated Port
Root Path Cost = 19
1/1
Cat-B
Root Path Cost = 19
Root Port
1/1
Root Port
32,768.CC-CC-CC-CC-CC-CC
1/2 32,768.BB-BB-BB-BB-BB-BB
Root Path Cost = 19
Cat-C
1/2
Root Path Cost = 19
Designated Port Segment 3Non-Designated Port
Cost=19
54
STP Portstati
55
Portstati:
Zustandsbeschreibung
– Disabled – leitet keine Pakete weiter und nimmt nicht aktiv am
STP-Verfahren teil
– Listening – Vorbereitung zur Paketweiterleitung, aber temporär
blockiert, um Schleifen zu vermeiden. BPDUs werden
übertragen, empfangen und verarbeitet.
– Learning - Vorbereitung zur Paketweiterleitung, aber temporär
blockiert, um Schleifen zu vermeiden. Adressen der Pakete
werden gelernt. BPDUs werden übertragen, empfangen und
verarbeitet.
– Forwarding – aktive Paketweiterleitung. BPDUs werden
übertragen, empfangen und verarbeitet.
– Blocking – keine Paketweiterleitung. BPDUs werden übertragen,
empfangen und verarbeitet.
56
STP Portstati
•
Topologieänderungen benötigen Zeit, um im Netz bekannt zu
werden, d.h. es existiert eine Verzögerungszeit
•
STP kennt für jeden Switchport fünf unterschiedliche Stati
•
Der Zustand sollte nicht sofort von Inaktiv (Blocking) in aktiv
(Forwarding) wechseln, weil dieser Übergang Datenverluste nach
sich ziehen kann..
57
STP Portstati
58
STP Portstati
•
Im blocking state, empfangen Ports nur BPDUs.
– Datenframes werden verworfen und keine Adressen gelernt
– Ein Zustandswechsel kann bis zu 20 Sekunden dauern
•
Ports wechseln vom blocked state in den listening state.
– Switches bestimmen, ob es weitere Pfade zur Root Bridge gibt,
Diese werden anhand der Kosten blockiert.
– Die dauer dieses Zustandes beträgt maximal 15 Sekunden und
wird als forward delay bezeichnet.
– In diesem Zustand werden weder Daten weitergeleitet noch
Adressen gelernt.
– BPDUs werden aber verarbeitet.
59
STP Portstati
•
Ports wechseln als nächsten Schritt vom listening in den learning
state.
– In diesem Zustand werden Daten nicht weitergeleitet aber
MAC-Adressen gelernt
– Dieser Zustand kann ebenfalls bis zu 15 Sekunden dauern
– BPDUs werden weiterhin verarbeitet
60
STP Portstati
•
•
Anschließend wechselt der Port vom learning state in den
forwarding state.
– In diesem Zustand werden Daten weitergeleitet und MACAdressen gelernt
– BPDUs werden weiterhin verarbeitet
Hinweis – Ein Switchport geht nur in den Forwarding state über,
wenn keine redundanten Verbindungen entdeckt werden und wenn
der Port als Root Port oder Designated Port den “besten” Pfad zur
Root Bridge ermöglicht
61
Spanning-Tree-Timer
•
•
•
•
•
Max Age : Zeit in Sekunden, die die Rootbridge wartet, bevor sie
versucht das Netzwerk zu rekonfigurieren.
Hello Time : Zeit in Sekunden zwischen der Übertragung von BPDUs
zwischen Bridge und Rootbridge
Forward Delay : Zeit in Sekunden, die die Ports einer Bridge im
Learning- und Listening-Zustand verbringen.
Priority : legt die Priorität des Ports fest. Je kleiner der Wert, desto
eher wird ein Port zum Rootport
Bridge Identifier : spezifiziert die Priorität einer Bridge. Je kleiner
der Wert, desto eher wird eine Bridge zur Rootbridge
62
Zustandswechsel
•
•
•
•
Sobald ein Device mit einem Port verbunden wird, wechselt der Port
innerhalb von 15 Sekunden vom Blocking State in den Listening state
Läuft der Forward Delay timer ab, geht der Port innerhalb von 15
Sekunden in den Learning state
Läuft der Forward Delay timer ein zweites Mal ab, geht der Port in den
Forwarding or Blocking state zurück
Diese 30 Sekunden Verzögerung können Probleme in Zusammenhang mit
DHCP auslösen, wenn eine IP-Adresse angefordert wird, bevor der Port
den Forwarding State erreicht
63
Portwechsel
•
•
Wenn PortFast auf dem Switch oder Trunk aktiviert ist, wechselt
der Port sofort in den Forwarding state.
Dieses Feature sollte an Ports aktiviert werden an die Hosts und
keine weiteren Switches angebunden sind
• Switch(config-if)# spanning-tree portfast
64
STP Zustandsdiagramm
2
2
Listening
3
5
4
1
Disabled or
Down
4
Blocking
Learning
2
7
4
5
6
2
Forwarding
Standard States
(1) Port enabled or initialized
(2) Port disabled or failed
(3) Port selected as Root or Designated Port
(4) Port ceases to be a Root or Designated Port
(5) Forwarding timer expires
Cisco Specific States
(6) PortFast
(7) Uplink Fast
65
Redundante Pfade
und Spanning Tree
• Aktive (grün) und inaktive Pfade (rot)
66
Redundante Links
67
Redundante Links
•
•
•
•
•
•
Port Cat-B:1/2 deaktiviert
Cat-C bemerkt, dass ihn keine BPDUs von Cat-B erreichen
20 Sekunden (max age) nach dem Deaktivieren verwirft Cat-C die
BPDU, die Cat-B als Verbindung zum DP für Segment 3 vermerkt
Dies bedeutet, dass Cat-C:1/2 in den Listing state (15 Sekunden)
geht, um DP zu werden.
Da Cat-C:1/2 nun den besten Pfad zur Root Bridge anbietet, geht die
Verbindung vom Learning State (15 Sekunden), in den Forwarding
mode.
Der gesamte Vorgang dauert 50 Sekunden (20 max age + 15
Listening + 15 Learning) für Cat-C:1/2 den Ausfall von Cat-B:1/2
auszugleichen
Hub
68
Algorhyme by Radia
Perlman
I think I shall never see
A graph more lovely than a tree.
First the root must be elected.
By ID is is elected.
A tree whose crucial property
Is loop-free connectivity
Least-cost paths from root are
traced.
In the tree, these paths are
placed.
A tree that must be sure to span
So packets can reach every LAN.
A mesh is made by folks like me,
Then bridges find a spanning
tree.
69