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STPSpanning Tree Protocol
É um protocolo de nível 2 projetado para ser executado em bridges e Switches
Padronizado pela norma 802.1d
Garante que não irá existir a situação de LOOP quando existem caminhos redundantes na rede
STP detecta/desabilita LOOP de rede e fornece ligações de backup entre Switches e Bridges
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LOOPING DE REDE
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LOOPING DE REDE
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PROBLEMAS
BroadCast Storm.
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PROBLEMAS
Descrição do Problema.
1. HOST envia um frame de broadcast (destino - FFFFFFFFFFFF)
2. Switch A identifica o endereço de destino (broadcast)
3. Switch A envia o frame para o segmento B
4. Quando o BroadCast chega até o Switch B, irá colocar no segmento A
5. O frame de Broadcast irá ficar em loop na rede
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PROBLEMAS
Filtrando Instabilidade
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PROBLEMAS
Descrição do Problema
1. HOST envia uma frame unicast para o ROUTER (origem e destino)
2. Switch A e B recebem o frame e aprendem que o endereço do HOST está ligado a porta 2.
3. Switch A não aprendeu o endereço do ROUTER e repassa o frame para o segmento B
4. Quando o frame enviado pelo Switch A é recebido pelo Switch B. O Switch B removerá a primeira entrada (HOST Mac Address ligado a porta 2) e colocará a nova entrada com o Mac Address ligado a porta 1.O Switch B não poderá encaminhar os frames porque existe uma instabilidade no mapeamento de endereço MAC e Porta.
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RESOLUÇÃO DO PROBLEMA
Quando um Switch que possui o protocolo STP implementado, descobre um LOOP na rede, este bloqueia uma ou mais portas redundantes
Quando ocorre uma alteração na topologia da rede, o STP automaticamente reconfigura as portas dos Switches/Bridge para evitar uma falha, bloqueando algumas portas.
Periodicamente o STP emite mensagens (BPDU) multicast. Através destas mensagens, o STP contrói uma rede livre de LOOP com uma arquitetura em árvore.
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Eleição da Bridge Root
Eleição das Portas Root da Bridges Não Root
Seleção das portas Designadas
Bloqueio de Outras Porta.
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CONSTRUÇÃO DA ÁRVORE
Seleção da Bridge/Switche ROOT
Somente uma bridge pode ser selecionada com ROOT na rede considerada
Todas as decisões na rede são tomadas considerando esta ROOT BRIDGE como por exemplo: qual porta será bloqueada, qual porta será ativada,
A BRIDGE ROOT é o inicio da árvore
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IDENTIFICAÇÃO Cada BRIDGE possui uma identificação (ID) e é única na rede, a BRIDGE ROOT escolhida será a que possuir o menor ID.
O ID é constituído de duas partes: Prioridade (2 bytes - 1 até 65536) e MAC address (6 bytes)
A prioridade default é 32768 (0x8000)
Exemplo: prioridade default 32768 e MAC Address 00:A0:C5:12:34:56, o ID é 8000:00a0:C512:3456
Na BRIDGE ROOT, todas as portas são designadas. Porta designada, são portas que estão sempre no estado de forwarding.
Enquanto a porta está no modo forwarding, a porta pode receber e enviar tráfego.
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SELEÇÃO DE PORTAS Para cada BRIDGE que não seja ROOT, existirá uma porta ROOT.
A porta ROOT é a porta através da qual a BRIGE que não é ROOT, comunica-se com a BRIDGE ROOT.
A porta ROOT é a porta da BRIDGE NÃO ROOT que possui o menor custo para chegar até a BRIDGE ROOT
A porta ROOT normalmente estará em modo forward
Custo do Caminho é o custo total para transmitir um frame na LAN através de uma porta da BRIDGE ROOT, o custo é assinalado de acordo com a banda de um LINK de comunicação. Os meios que apresentam uma velocidade menor possuem um custo maior.
Quando múltiplas portas têm o mesmo custo para a BRIDGE ROOT, a porta com a menor prioridade é selecionado como porta ROOT.
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Tabela de Custo Recomendado pelo IEEE 802.1d
Link Speed Recommended Recommended
Cost Cost Range
4Mbps 250 100 to 1000
10Mbps 100 50 to 600
16Mbps 62 40 to 400
100Mbps 19 10 to 60
1Gbps 4 3 to 10
10Gbps 2 1 to 5
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SELEÇÃO DE UMA PORTA DESIGNADA
Para cada domínio de colisão (segmento de rede) existe uma porta designada.
A porta designada possui o menor custo até a BRIDGE ROOT.
A porta designada normalmente está no modo forwarding para receber e enviar tráfego para um segmento.
Se mais de uma porta no segmento tem o mesmo custo, a porta da Bridge com o menor ID será selecionado com porta designada.
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ESCOLHA DA PORTA DESIGNADA
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Estados da Porta
Estado da porta da Bridge:
Blocking, Listening, Learning, Forwarding, Disable
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COMO STP TRABALHA
Após o STP determinar a árvore com os menores custos:
habilita todas as portas ROOT e DESIGNADAS
habilita as portas DESIGNADAS
desabilita outras portas
Após realizar a atividades acima, as Bridges trocam pacotes BPDU (Bridge Protocol Data Unit) periodicamente.
Quando a topologia da LAN é alterada, uma nova árvore (spanning tree) é construída.
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Exemplo Prático
Switch A : MAC = 00A0C5111111, Priority = 32768
Port 1 Port 2
Cost 19 100
Priority 128 128
Switch B : MAC = 00A0C5222222, Priority = 32768
Port 1 Port 2
Cost 19 100
Priority 128 128
Switch C :
MAC = 00A0C5333333, Priority = 1
Port 1
Cost 19
Priority 128
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EXEMPLO PRÁTICO Definição dos ID -
A = 8000:00A0:C511:1111
B = 8000:00A0:C522:2222
C = 0001:00A0:C533:3333
Switch C possui o menor ID e é escolhido como Bridge ROOT
Todas as portas da Bridge ROOT são habilitadas.
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Protocol Identifier
Identifica o tipo de protocolo . Este campo contém o valor Zero.
Version
Indica a versão do protocolo.Este campo contém o valor Zero.
Message Type
Indica o tipo da mensagem. Este campo contém o valor Zero.
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Flags
Este campo contém um dos seguintes valores:
Topology change (TC) bit, Sinaliza que houve mundança da topologia da LAN
Topology change acknowledgment (TCA) bit, é setado para indicar o recebimento de uma mensagem de configuração com o bit TC setado.
Root ID
O campo Root ID identifica a Bridge Roott com 2-byte de prioridade seguido de 6 byte de Identificação.
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Root Path Cost
Indica o custo do caminho entre Bridge que está enviando a mensagem de configuração até Bridge ROOT..
Bridge ID
Indica a Prioridade e o ID da Bridge que está enviando a mensagem.
Port ID
Indica o número da Porta (IEEE ou Cisco Spanning-Tree Protocol BPDU) ou o ring and bridge number (IBM Spanning-Tree Protocol BPDU) da qual a mensagem foi de configuração foi enviada. Este campo permite que múltiplos laços criados pelas múltiplas Bridges que estão interligadas, sejam detectadas e corrigidas.
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Message Age
Indica o total de tempo decorrido após a recepção da mensagem de configuração ROOT na qual esta mensagem está baseada.
Maximum Age
Indica quando a mensagem de configuração deve ser deletada.
Hello Time
Indica o tempo entre as mensagem de configuração enviadas pela Bridge ROOT.
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Forward Delay
Indica o tempo que a Bridge deve esperar ante de mudar para um novo estado após uma nova alteração de topologia. Se a Bridge mudar de estado muito rapidamente, e nem todos os links estiverem prontos, poderemos alcançar um estado de LOOP.