75.43 Introduccion a los Sistemas Distribuidos

Practica 7: Spanning Tree ProtocolResumen

Estudiaremos el protocolo STP (Spanning Tree Protocol, 802.1d). Este protocolo garantizala no existencia de loops entre switches (es decir, a nivel de capa 2). Mientras se construye elSpanning Tree, los puertos de los dispositivos de capa 2 pasan por distintos estados, mientrasque los dispositivos transmiten informacion entre ellos a traves de BPDUs. Analizaremos comofunciona el algoritmo distribuido de construccion del spanning tree y los BPDUs intercambi-ados.

Parte 1: Ejercicios

1. (Estados en STP) Complete el siguiente diagrama de estado de STP correspondiente a unpuerto de un switch, agregando las transiciones existentes y los eventos que las disparan.

2. (Priority Vector) Complete el siguiente recuadro con el contenido del Priority Vector de STP.

3. Complete las siguientes afirmaciones:

a) El Bridge ID esta formado por y .

b) Si un puerto que es root port deja de recibir BPDUs, despues de un tiempo pasara alestado .

c) Cuando un puerto pasa al estado Learning ya puede aprender delos frames que recibe.

d) Un switch recibe BPDUs a traves de dos puertos distintos, contieniendo el mismo BridgeID. Entonces, el puerto con menor se convertira en el .

e) Cada segmento de red debe tener un unico .

4. (Root port y Designated port) Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas yjustifique

a) Si un bridge recibe un frame de broadcast a traves de su root port entonces debe enviarlosolo a traves de los designated ports.

b) Si un bridge recibe un frame de broadcast a traves de un designated port, debe reenviarlosolo a traves del root port.

c) Si un bridge recibe un frame de unicast a traves de un designated port, debe reenviarlosolo a traves del root port.

d) Dado un conjunto de bridges sobre un mismo segmento de red, de entre los puertos deesos bridges en el segmento, solo puede haber un root port.

e) Un mismo bridge no puede tener mas de un root port.

f ) Cuando un switch elije su root port considera, entre otros parametros, los numeros depuerto locales.

5. En la siguiente red, los switches aplican el algoritmo STP para obtener un spanning-tree.Considere que las MAC de los switches son de la forma 00:5f:03:20:ac:0X, en donde X

representa el numero de switch, segun el diagrama. Todas las prioridades toman el valordefault de 32768. Toda la red funciona a 10Mbps (costo 100), excepto el segmento A, quefunciona a 100Mbps (costo 19).

SW1 1

23

SW2

1

2 SW31

23

SW41

2

34

PC2Hub_Segmento_C

1 2

3

PC1

Hub_Segmento_B

12

3

Hub_Segmento_A

12 3

PC3

PC4

PC5

a) Indique si las siguientes afirmaciones despues de converger el algoritmo STP son ver-daderas o falsas y justifique:

1) El puerto 3 del SW4 quedara en estado Forwarding.

2) El puerto del SW4 con interfaz en el segmento C quedara en modo Blocking, porquetiene menor capacidad que el puerto con interfaz en el segmento A.

3) El puerto 1 del SW4 queda como Designated Port para el segmento A.

4) El SW4 nunca redireccionara un frame Ethernet enviado por PC1.

b) Dibuje los Priority Vectors contenidos en los BPDUs que envıan SW3 y SW4 al segmentoC. Muestre como se elije al Designated Port del segmento, y explique por que ningunode los dos se elige como root port.

c) PC5 debe enviar un frame a PC1. ¿Es necesario que sepa quien es el Designated Port delsegmento C? En caso afirmativo, explique como hace para conocerlo. En caso negativo,justifique por que no es necesario.

d) ¿Que cambiarıa en el Spanning Tree si se elimina el enlace entre SW1 y SW3?

6. Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y justifique

a) Despues de converger el protocolo de Spanning Tree, todos los puertos de switches ybridges seran root ports o designated ports.

b) Despues de converger el protocolo de Spanning Tree, todos los puertos de switches ybridges estaran en forwarding o blocking.

c) El protocolo de Spanning Tree permite a los switches aprender la ubicacion de lasdirecciones MAC en la red y ası evitar el envıo de las tramas Ethernet a traves de todoslos puertos innecesariamente.

d) El protocolo de Spanning Tree puede generar caminos suboptimos entre hosts y subuti-lizar recursos de la red.

e) El algoritmo de STP es un algoritmo centralizado, porque esta coordinado por el rootbridge.

7. Dada la siguiente topologıa de red a nivel de capa 2, indique segun el estandar IEEE 802.1dcual sera el estado de cada uno de los puertos intervinientes y justifique su respuesta. Con-sidere que todos los switches tienen la misma prioridad.

Parte 2: Simulacion

1. Abra la topologıa y encienda los equipos.

2. Identifique en cada equipo cada interfaz, nominandola por su dıgito final para mayor claridad.

3. Ejecute en los switches SW1 a SW6 el comando show spanning-tree brief.

4. En base a los datos del comando anterior, dibuje la topologıa de la red con el estado de lospuertos en STP e indique quien es el root bridge.

5. Para cada switch observe que enlace se elige para llegar al root bridge y explique por que seelige ese enlace en lugar de los otros. Anote la prioridad de cada switch.

6. Active la captura de trafico en:

Enlace SW2-SW5

Enlace SW4-SW6

7. Explique cual es la diferencia entre las tramas Ethernet capturadas en estos puertos y enque casos se da cada una de ellas.

8. Ejecute el comando debug spanning-tree event en todos los switches.

9. Ejecute los siguientes comandos en SW5: conf t

spanning-tree vlan 1 root primary

exit

10. Verificar los mensajes de debug en cada switch y las capturas de trafico e interpretelos.

11. Ejecute en los switches SW1 a SW6 el comando show spanning-tree brief y dibuje latopologıa con el estado de los puertos en STP. Indique quien es el root bridge y que prioridadtiene.

12. Ejecute los siguientes comandos en SW3: conf t

spanning-tree vlan 1 root secondary

exit

13. Verificar los mensajes de debug en cada switch y las capturas de trafico e interpretelas.

14. Ejecute en los switches SW1 a SW6 el comando show spanning-tree brief y dibuje latopologıa con el estado de los puertos en STP. ¿Que prioridad tiene SW3?

15. ¿Que pasarıa si se apaga SW5? ¿Quien se convertirıa en root bridge? Justifique.

16. ¿En que forma modificarıa el comando spanning-tree vlan 1 root primary/secondary

las prioridades del switch? ¿Que utilidad les ve a estos comandos? ¿Para que los utilizarıa?

17. El comando spanning-tree vlan 1 priority xx modifica la prioridad al valor xx. ¿Cuales la finalidad de este comando? Describa una situacion en donde deberıa utilizarlo.

18. Capture algunos paquetes de trafico STP. Muestre y analice la estructura de un mensajeBPDU. Explique brevemente la funcion del root bridge en STP y muestre a traves de undiagrama de flujo el proceso de eleccion del mismo.

Anexo

1. Listado de comandos

Se detallan a continuacion algunos comandos que pueden ser de utilidad para completar elTP.

show running-config Permite ver la configuracion completa del equipo.

show interfaces description Muestra las interfaces del equipo, estado de Capa Fısicay Capa de Enlace y descripcion.

show interfaces status Switches. Muestra las interfaces del equipo, descripcion, es-tado, VLAN, duplex, velocidad, tipo.

show mac-address-table Switches. Muestra la tabla de direcciones MAC que usa elswitch para la conmutacion de tramas.

show arp Router. Muestra la tabla de resolucion ARP.

show spanning-tree brief Switches. Muestra informacion de STP, tanto de configu-racion como operativa (prioridad del equipo, timers, estado de los puertos).