Nov24201524 Novembre 20152 Dicembre 20150 Commentidi Ermanno Goletto

Switch HP 5500 e Multiple Spanning Tree Protocol

Pubblicato in IT

Per gestire reti reti complesse con percorsi ridondanti è stato introdotto l’STP (Spanning Tree Protocol) un protocollo di rete per la prevenzione degli Switching loop (o bridge loop che si verifica quanto vi sono più connessioni Layer 2 del modello dell’architettura di rete basata sul modello ISO/OSI tra due endpoint) e della Broadcast radiation (ovvero accumulazione di traffico broadcast e multicast che può degenerare in una broadcast storm).

L’STP è stato sviluppato basandosi sullo standard 802.1d IEEE e le versioni più recenti includono il Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), il Per VLAN Spanning Tree (PVST) e il Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP).

Il Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) è stato sviluppato basandosi sullo standard 802.1s IEEE supera i limiti di STP (Spanning Tree Protocol), Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) e Per VLAN Spanning Tree (PVST), permette un più rapida convergenza di rete e fornisce un migliore meccanismo di condivisione del carico per collegamenti ridondanti consentendo flussi di dati di diverse VLAN da inoltrare lungo percorsi separati.

L’MSTP è compatibile con l’STP e l’RSTP, gli switch che eseguono l’MSTP sono in fatti in grado di identificare i pacchetti STP e RSTP. Di seguito le note riportate nel documento HP 5500 EI & 5500 SI Switch Series Configuration Guides riguardo le modalità di gestione dello spanning tree:

Funzionamento dell’STP

Il funzionamento dell’STP si basa sull’elezione di un Root Bridge, uno switch in cui tutte le porte vengono configurate tutte come Designated Ports (DP) ovvero di costo minimo verso il Root bridge.

Stabilito quale switch assolverà al compito di Root Bridge, gli altri switches della rete, basandosi sul costo minimo per raggiungere il Root Bridge, scelgono le porte che verranno usate per la connessione al Root Bridge denominate Root Ports (RP), le porte per il forwarding del traffico denominate Designated Ports (DP) e le porte che verranno logicamente disabilitate (Blocking state).

Le porte impostate in Blocking state non faranno traffic forwarding e rimarranno in ascolto dei soli messaggi STP denominati BPDU (Bridge Protocol Data Unit).

Ogni switch in base al proprio proprio timer (per default 2 secondi), invia un messaggio Hello BPDU per informare di essere raggiungibile. Se un apparato non riceve messaggi di Hello BPDU per un periodo temporale superiore al “Max Age” del BPDU (per default 20 secondi) ricevuto precedentemente avvia il processo di cambio topologico.

Processo di Elezione del Root Bridge

Quando viene riconosciuto un cambio topologico, ovvero quando uno switch viene connesso o disconnesso, si avvia il processo di Elezione del Root Bridge e tutti gli switches impostano tutte le porte in modalità di ascolto (Listening) e il traffico utente non viene inoltrato (no forwarding), ma viene consentito il solo transito dei BPDU frames.

Scendendo nel dettaglio ogni switch invia un pacchetto contenente il proprio Bridge ID (formato da un valore denominato Priority e dal proprio MAC), il costo per raggiungere se stesso (ovvero 0) ed il proprio Bridge ID come Root Bridge, autoproclamandosi di fatto Root Bridge.

Quando uno switch riceve tale pacchetto BPDU confronta il Root ID con il proprio Bridge ID e se il proprio Bridge ID è inferiore a quello del Root, lo sostituisce con il proprio Bridge ID azzerando il costo quindi inoltra a sua volta il pacchetto BPDU. Nel caso in cui il Root ID sia superiore al Bridge ID dello switch verrà inoltrato un pacchetto BPDU con lo stesso Root Bridge, ma con un costo pari alla somma del costo ricevuto con il proprio Path Cost, di seguito la tabella dei valori dei Path Cost degli switch HP e le relative note riportati nel documento HP 5500 EI & 5500 SI Switch Series Configuration Guides:

Alla termine del processi di Elezione del Root Bridge la rete convergerà è avrà un solo switch col ruolo di Root Bridge mentre gli altri switches avranno una porta col ruolo Root Port e le altre porte in stato logico Forwarding col ruolo Designated Port in grado di inoltrare pacchetti BPDU e traffico utente, tranne le porte che causerebbero loop impostate nello stato logico Blocking in grado solo di ricevere pacchetti BPDU, ma non di inoltrare pacchetti BPDU o traffico utente.

Se viene utilizzato l’MSTP le porte degli switch possono essere configurate per assolvere ulteriori ruoli più specifici in base alla loro posizione nella topologia:

Conclusioni

Se gli switchs lo supportano è conveniente utilizzare la modalità di gestione dello spanning tree MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol), gli switchs HP che supportano MSTP per default sono già impostati per utilizzarlo.

Anche se è possibile lasciar determinare all’algortimo dell’MSTP quale switch eleggere come Root Bridge è possibile impostare uno specifico switch per come Root Bridge (nel caso più switch vengano configurati come Root Bridge assolverà a tale ruolo quello con MAC Address minore) e uno o più switchs come Secondary Root Bridge che verranno utilizzati nel caso il Root Bridge risulti non disponibile ( nel caso più switch vengano configurati come Secondary Root Bridge assolverà al ruolo di Root Bridge quando necessario quello con MAC Address minore).

E’ consigliabile configurare il Root Bridge e uno o più Secondary Root Bridge in modo che eventuali interruzioni di connettività verso switch periferici evitino di causare l’avvio del processo di Elezione del Root Bridge durante il quale il traffico utente non è gestito.

Utilizzando l’MSTP occorre configurare la/le MST Region a cui gli switch appartengono, gli switch che appartengono ad una medesima MST Region hanno tutti le seguenti caratteristiche: