CCNP SWITCH 642-813 Official Certification Guide (Part II – Chapter 8.1 STP Root Bridge)

1. STP Root Bridge

Los cálculos de STP son predecibles, pero existen otros factores que pueden influir en las decisiones de STP haciendo que el resultado no sea el deseado. Uno de los principales ajustes que se pueden realizar en STP, es seleccionar la ubicación del root bridge dentro de la red.

También se pueden configurar enlaces redundantes para realizar balanceo de carga, de esta forma STP converge mas rápido y de manera previsible ante una situación inesperada o un cambio de topología.

Por defecto STP está habilitado para todas las VLAN’s y en todos los puertos del switch. Si alguna instancia de STP ha sido deshabilitada, esta puede volver a habilitarse mediante el comando:

switch(config)#spanning-tree vlan vlan-id

Ubicación del Root Bridge (Switch raíz)

Aunque STP puede funcionar sin la necesidad de tener que elegir la situación del root bridge, éste es uno de los puntos que debemos tener en cuenta antes de empezar a configurar STP.

El root bridge es elegido como punto de referencia común dentro de la red y todos los demas switches tienen conectados sus puertos con el mejor coste hacia él. La elección también está basada en que el root bridge puede convertirse en el punto central de la red que interconecta otros segmentos de la red, en definitiva, el root bridge puede estar soportando mucha carga de conmutación. Si dejamos que STP elija el root bridge puede ocurrir que dicha elección no sea la apropiada.

La elección del root bridge está basada en el switch que tenga el menor bridge ID, el cual está compuesto por la prioridad y la dirección MAC, debemos tener en cuenta que por defecto la prioridad es la misma en todos los switches.

Si dejamos todos los switches configurados con los valores por defecto sólo será elegido un root bridge, lo cual implica que no tendremos un root bridge de respaldo en caso de fallo, por lo tanto la redundancia es un factor que deberemos tener en cuenta.

La siguiente imagen muestra una porción de una red típica de un campus de modelo jerárquico.

Root Bridge Elecction

Root Bridge Elecction

El switch A y el switch B son equipos de acceso, mientras que el switch C y el switch D forman el core y el switch E conecta una granja de servidores al core de la red.

La mayoría de los switches tienen enlaces redundantes hacia otras capas de la jerarquía, el switch B sólo tiene una conexión hacia el core. A este switch se le debería añadir un nuevo enlace hacia el core con el fin de tener redundancia. En este caso el switch A se convertirá en el root bridge debido a que tiene la MAC más baja y la prioridad de todos los switches es la misma (32768).

En la siguiente imagen se muestra el estado de convergencia de STP.

STP Converged

STP Converged

A continuación se muestra la topología dejando sólo los enlaces funcionales.

Final Spanning-Tree Structure

Final Spanning-Tree Structure

El root bridge elegido es un equipo de la capa de acceso, las estaciones de trabajo del switch A pueden alcanzar los servidores situados en el switch E cruzando la capa de core, sin embargo las estaciones de trabajo conectadas al switch B tienen que cruzar la capa de core, volver a la capa de acceso para volver a cruzar nuevamente la capa de core para alcanzar el switch E.

Configuración del root Bridge

Para prevenir lo sucedido en el ejemplo anterior es necesario llevar a cabo 2 acciones:

  1. Configurar un switch adecuado como root bridge.
  2. Configurar otro switch como root de respaldo en caso de que el principal falle.

Como punto de referencia común ambos dispositivos deberían estar ubicados cerca del centro de la red (Distribución). En caso de ser una red plana la mejor opción sería un switch ubicado cerca de la granja de servidores.

Para configurar un switch como root bridge podemos utilizar los siguientes métodos:

  • Manualmente configurando la prioridad, de tal forma que tenga un valor menor que el resto de switches. Obviamente debemos conocer el valor de prioridad de todos los switches. El comando que utilizaremos para realizar esta acción es:

switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list priority bridge-priority

El valor por defecto de bridge-priority es de 32768, pero el rango de configuración va desde 0 a 65535. En el caso de que tengamos habilitado el System ID extendido de STP, la prioridad por defecto será 32768 más el número de VLAN. En este caso el rango estará comprendido entre 0 y 61440 pero sólo se podrán utilizar múltiplos de 4096. Los switches Catalyst sólo ejecutan una instancia STP por cada VLAN (PVST+), siempre deberiamos configurar un root bridge apropiado para cada VLAN. El siguiente comando configura la prioridad para las VLAN’s 5, 100-200 a 4096:

switch(config)#spanning-tree vlan 5,100-200 priority 4096

  • Es posible que el propio switch tome la prioridad para ser el root bridge basándose en ciertas condiciones. Para llevar a cabo esta función utilizaremos el comando siguiente:

switch(config)#spanning-tree vlan vlan-id root {primary | secondary} [diameter diameter]

Mediante este comando, el switch busca en la red quién es el root bridge y una vez encontrado éste se autoconfigura con una prioridad menor para poder convertirse en el root bridge. Si utilizamos el parámetro primary, la prioridad será de 24576, mientras que si utilizamos el parámetro secondary la prioridad será de 28672.

A continuación se muestra un ejemplo en el que un switch está utilizando la prioridad por defecto para la VLAN 100. En el modo extendido system ID la prioridad será de 32868, es decir, 32768 más 100 (VLAN  ID).

STP Bridge Priority

STP Bridge Priority

La prioridad por defecto es mayor que la que tiene actualmente el root bridge, de tal forma que este switch no puede convertirse en root bridge. Ahora se configura el switch con el método automático para intentar que esta situación cambie:

Configure a Root Bridge

Configure a Root Bridge

Como podemos comprobar, el método ha fallado, la prioridad actual del root bridge es de 4200 y debido a que esa prioridad es menor que 24576 el switch trata de poner su prioridad con un valor inferior a 4200. Aunque la prioridad resultante es de 104, la configuración de system ID extendido requiere que este valor sea múltiplo de 4096 con lo que sólo existe una posibilidad, poner la prioridad a 0. Esto significa que sólo podemos configurar esta prioridad de forma manual mediante el siguiente comando:

switch(config)#spanning-tree vlan 100 priority 0

Con esto conseguimos el siguiente resultado:

Bridge Priorities with Extended System ID

Bridge Priorities with Extended System ID

Saludos a tod@s,

JMHAlegre

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