75.43 Introduccion a los Sistemas Distribuidos

Practica 4: 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. Por otra partecuando el protocolo se combina con la existencia de varias VLANs en la red fısica -comosucede en la simulacion- se suele construir un Spanning Tree para cada VLAN (PVST - PerVLAN Spanning Tree). Analizaremos como funciona el algoritmo distribuido de construcciondel spanning tree y los BPDUs intercambiados.

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 en forwarding deja de recibir BPDUs, despues de un tiempo pasara alestado .

c) Cuando un puerto pasa al estado Listening 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 cada equipo.

2. Creacion de VLANs en los switches

En el caso particular de los switches, una vez que se ha ingresado al dispositivo es necesariocrear las VLAN que permitiran realizar el TP. Para ello se deben ejecutar los siguientescomandos.

SWH1]vlan database

SWH1(vlan)]vlan 10

VLAN 10 added:

Name: VLAN0010

SWH1(vlan)]vlan 20

VLAN 20 added:

Name: VLAN0020

SWH1(vlan)]vlan 30

VLAN 30 added:

Name: VLAN0030

SWH1(vlan)]applyAPPLY completed.

SWH1(vlan)]exitAPPLY completed.

Exiting....

SWH1]

3. Ejecute tanto en SWH1 como en SWH2 y SWH3 el comando show spanning-tree brief.

4. En base a la salida del comando anterior, dibuje la topologıa de red por cada VLAN, con elestado de los puertos en STP, indicando quien es el root bridge.

5. De acuerdo al grafico del punto anterior, explique cual serıa el camino a nivel 2 (Dispositivo-Puerto Entrada-Puerto Salida) que seguirıa el trafico que va de R1 a R2 para cada una delas VLANs.

6. Haga un ping desde R1 a R2 a traves de cada una de las VLANs y comprobar lo expuestoen el punto anterior.

7. Para cada switch y para cada VLAN (es decir, 9 combinaciones posibles) observe que enlacese elige para llegar al root bridge y explique por que se elige ese en lugar de otros enlaces quetambien llevan esa VLAN.

Nota: El comando show mac-address-table permite ver la tabla de MAC de los switches.

8. Active la captura de trafico en:

SWH1 - F1/1 (puerto F1/1 de SWH1)

SWH1 - F1/2

Explique la diferencia entre las tramas Ethernet capturadas en estos puertos y en que casosse da cada una de las mismas.

9. Ejecute la siguiente secuencia de comandos en SWH2:SWH2]conf t

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

SWH2(config)]interface port-channel 1

SWH2(config-if)]shutdownSWH2(config-if)]∧ZSWH2]wr

10. Repita los ejercicios 2, 3 y 4. Compruebe y desarrolle el impacto causado sobre la topologıade red.

11. Capture algunos paquetes de trafico STP. Muestre y analice la estructura de un mensajeBPDU.

Anexo

1. Listado de comandos

Finalizados los pasos anteriores, se detallan algunos comandos que pueden ser de utilidadpara completar el TP.

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 ip interface brief Router. Muestra las interfaces del equipo, su direccion IP,estado de Capa Fısica y Capa de Enlace.

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).

ping <direccion IP destino> Router. Permite comprobar conectividad entre 2 en-tidades IP.