Práctica 4 Spanning Tree Protocol

Universidad de Guadalajara

Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías 

Taller de redes avanzadas

Practica 4 Spanning Tree Protocol

Alumno: García García Héctor Eduardo

Código: 206730612

Carrera: Ing. Computación

Objetivo de la practica

Armar una maqueta de red para el protocolo Spanning Tree y hacer ciertas pruebas verificando asi el funcionamiento del protocolo.

Marco Teorico

Spanning Tree Protocol

• STP es un protocolo de red de nivel 2 de la capa OSI. Esta basado en un algoritmo diseñado por Radia Perlman.
• Hay 2 versiones de STP; la original (DEC STP) y la estandarizada por el IEEE (IEEE_802.1D), son incompatibles entre si. En la actualidad, se utiliza exclusivamente la versión estandarizada por el IEEE.
• Su función es la de gestionar la presencia de loops en topologias de red (necesarios para garantizar la disponibilidad de las conexiones). El protocolo permite a los dispositivos de interconexión activar o desactivar automáticamente los enlaces de conexión, de forma que se garantice que la topología esta libre de loops.
• STP es transparente a las estaciones de usuario.
• Los problemas aparecen cuando utilizamos dispositivos de interconexión de nivel de enlace, como un puente de red o un conmutador de paquetes que no soportan STP o que utilizan una versión inestable.

Funcionamiento

Este algoritmo cambia una red física con forma de malla, en la que existen loops, por una red lógica en árbol en la que no existe ninguno. Los puentes se comunican entre ellos información relativa a la topologia de la red mediante mensajes de configuración llamados Bridge Protocol Data Units BPDU con los que se puede tomar la decisión de activar  y/o desactivar conexiones.

EL protocolo estable identificadores por puente BRIDGE ID y elige el que tiene la prioridad mas alta (el numero mas bajo de prioridad numérica), como el bridge  o switch raíz. Esta decisión es de suma importancia, pues a partir de la elección del switch raíz se calcularan las trayectorias para la red. Cuando un switch se enciende, supone que es el switch raíz y envía las BPDU conteniendo su bridge id, el cual esta compuesto por la dirección MAC de si mismo + el priority number. EL switch con el bridge id menos es designado como Raiz. EL administrador de red puede configurar el priority number de un switch a un valor mas pequeño que el del valor por defecto (32768 para switches CISCO), lo que hace que el bridge ID sea mas pequeño, de tal forma que se pueda designar un switch como raíz.

BPDU

Los switches utilizan tramas especiales llamadas BPDU para intercambiar información acerca de BRIDGE IDs y costos de trayectorias (root path costs).

Un puente envía una trama BPDU usando su MAC address como dirección fuente y como destino la dirección multicast 01.80.C2.00.00 ahora en delante conocida como STP multicast address.

Hay 3 tipos de BPDUs:

• Configuration BPDU (CBPDU), utilizada para el computo del Spanning tree.
• Topology Change Notification (TCN) BPDU, utilizada para anunciar cambios en la topologia.
• Topology Change Notification Acknowledgment (TCA) Confirmación de TNC.

Las BPDUs son enviadas de forma regular (cada 2 segundos).

Cuando un dispositivo de red se conecta a un puerto del puente/switch este no envía datos de forma instantánea, en vez se comienza el proceso para determinar primero como se afecta la topologia y finalmente elegir el estado en que quedara el puerto.

Estado de los Puertos

Los estados en los que puede estar un puerto son los siguientes:

• Bloqueo: En este estado solo se pueden recibir BPDUs. Las tramas de datos se descartan y no se actualizan las tablas de direcciones MAC.
• Escucha: A este estado se llega desde bloqueo. En este estado, los switches determinan si existe alguna otra ruta hacia el puente raíz  En el caso de que la nueva ruta tenga un coste mayor,  se vuelve al estado de Bloqueo. Las tramas de datos se descartan y no se actualizan las tablas ARP. Se procesan las BPDU.
• Aprendizaje: A este estado se llega desde escucha. Las tramas de datos se descartan pero ya se actualizan las tablas de direcciones MAC. Se procesan las BPDUs.
• Envio: A este estado se llega desde Aprendizaje. Las tramas de datos se envían y se actualizan las tablas de direcciones MAC. Se procesan las BPDU.
• Desactivado: A este estado se llega desde cualquier otro. Se produce cuando un administrador des-habilita el puerto o este falla. No se procesan las BPDU.

Material Necesario

• 3 laptops con interfaz Ethernet y puerto serial RS-232C
• 3 switches CISCO CS-1912-A
• cable de consola CISCO
• cable adaptador USB a serial DB9
• 3 cables cruzados UTP
• 1 cronometro 
• Software para acceso a terminal del Switch 
• drivers para los adaptadores
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

Desarrollo de la practica

1.- Armar la maqueta propuesta en el diagrama asegurandose de usar los puerto 100 Base T (A y B en el CS-1912-A) para la interconexion de los switches.

En el caso de la maqueta que nos toco eramos 4 equipos por lo que tuvimos que agregar un cuarto Switch 148.202.10.4 y una cuarta PC 148.202.10.14.

2.- Verificar la conectividad. 

• Comando Ping de PC1 a PC2 y PC3.
• Comando ping de  PC1, 2 y 3 a SW1, 2 y 3.

En esta parte se pueden apreciar los ping realizados a  los switches y las PC´s

3.-Verifique el funcionamiento de SPT.

• Identifique el switch raiz

Switch Raiz durante la conexión de la topologia

• Cambie la configuración de los puertos de interconexion de default RSTP a STP.

En las siguientes imágenes se muestra el estado de los puertos 

• Force el cambio de topologia para verificar la funcionalidad de STP (desconecte el enlace activo en el switch root y utilice el comando ping en modo recursivo). Registre los tiempos de convergencia y recuperación con un cronometro.

Se realizo la desconexion de un puerto obligando al protocolo cambiar la topologia logica y se tomo el tiempo que tardo en reanudar la comunicacion con ayuda de un cronometro 

Desconexion 26.2 segundos en reanudar la comunicacion.

Luego se procesdio a volver a conectar el puerto obligando de nuevo al protocolo a reacomodar las conexiones logicas y tambien se tomo el timpo

Conexion 30.2 segundos en reanudar la comunicacion

4.- Cambie el switch raiz modificando el parametro "priority number".

Antes de cambiar el priority number

Menu para cambiar el priority number

nuevo switch raíz

 Conclusión:  a pesar de los problemas que tuvimos en cuanto a falsos contactos con los cables cruzados y algunas incompatibilidades de SO el objetivo de la practica se alcanzo satisfactoriamente y se puedo comprobar la eficacia del protocolo SPT Spanning Tree Protocol y con un tiempo menor al esperado.