STP: ¿Qué es y Para qué Sirve?

Spanning Tree Protocol (STP) permite a las redes LAN Ethernet tener enlaces redundantes en una LAN mientras soluciona los problemas conocidos cuando se agregan enlaces extras. Usar enlaces redundante permite mantener funcionando la red cuando un enlace falla o incluso si un switch completo falla.

Una red bien diseñada no debería tener un único punto de falla, por lo que debería continuar funcionando si existe una falla.

A través del tiempo, STP fue remplazado por un protocolo mejorado de STP llamado RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol). Los modelos más recientes de Cisco IOS tienen por defecto RSTP en lugar de STP.

STP y RSTP comparten muchas características y ponerlos en comparativa es una buena manera de entender las mejoras que trae RSTP.

En éste capítulo se organizan tres grandes secciones

  1. Conceptos importantes: Cómo STP y RSTP descubren el árbol armado por los nodos (switches) y enlaces para que no existan bucles en la red.
  2. Diferencias entre STP y RSTP.
  3. RSTP en mayor detalle: Cómo RSTP funciona mejor que STP cuando reacciona a los cambios en la red.

Conceptos Básicos de STP y RSTP

Como comente antes, con STP o RSTP, podemos evitar bucles o loops en una red LAN que tenga enlaces redundantes.

Con STP o RSTP habilitado, algunos switches bloquean puertos por lo que esos puertos no podrán reenviar tramas. No hacen otro cambio en el estado de los puertos. Estos protocolos eligen de manera inteligente qué puertos bloquear, con dos propósitos en mente:

  • Todos los dispositivos en una VLAN pueden enviar tramas a todos los demás dispositivos en esa VLAN.
  • Las tramas no viajan en bucle a través de la red de manera indefinida.

¿Para qué sirve STP?

STP/RSTP previene tres problemas comunes que ocurren por un motivo; sin el uso de este protocolo, una trama podría viajar durante horas, días o incluso para siempre en la red hasta que el enlace o el equipo caigan.

#1 Tormenta de Broadcast

Una única trama en bucle causa lo que se llama una tormenta de broadcast.

Para entender mejor cómo esto ocurre, la siguiente figura muestra un ejemplo de una red en la cual Bob envía una trama de broadcast. Las líneas punteadas muestran como la trama se retransmite por todos los puertos indefinidamente.

Problema con STP deshabilitado: Tormenta de Broadcast
Problema con STP deshabilitado: Tormenta de Broadcast

Ya habíamos visto cómo funciona un switch, recordemos que un switch envía una trama ethernet de broadcast por todos sus puertos, excepto por el puerto que ingreso la trama. Todos los switchs en el ejemplo anterior hacen esto, reenvían la trama de broadcast por todos sus puertos.

#2 Tabla de Direcciones MAC Inestable

Otro problema que sucede es que la tabla de direcciones MAC se encuentra inestable ya que la trama viaja desde la PC de Bob hacia el SW3 donde aprende que para llegar a la dirección MAC 0200.3333.3333 debe llegar por el puerto Fa0/13, luego la trama viaja hacia el SW2, luego al SW1 y nuevamente vuelve hasta el SW3, en este momento el SW3 ve que para llegar a la dirección MAC 0200.3333.3333 debe llegar por el puerto Gi0/1 que es por donde le llegó esta vez la trama. Todo esto hace inestable la tabla de direcciones de MAC.

#3 Múltiple Transmisión de Tramas

Las tramas que viajan en bucle (infinitamente) en un una tormenta de boradcast causan un tercer problema: múltiples copias de la trama llegan al destino.

Imagina el caso en que Bob envía una trama a Larry, pero ninguno de los switches conoce como llegar a Larry. Los switches inundan de tramas hacia destinos desconocidos. Cuando Bob envía la trama destinada a la dirección MAC de Larry, SW3 envía una copia tanto a SW1 como SW2. SW1 y SW2 también inundan la red de tramas, causando copias de las tramas en un bucle. SW1 también envía una copia de cada trama hacia el puerto Fa0/11 que es donde esta conectado Larry. Como resultado, Larry recibe múltiples copias de la trama, lo que puede ocasionar que falle la solicitud, lo que a su vez puede ocasionar otros problemas de red más generalizados.

Tabla con el Resumen de los Tres Problema que Ocurren si no se Usa STP

ProblemaDescripción
Tormenta de BroadcastEl envío de una trama repetidamente en el mismo enlace, consumiendo partes significantes de las capacidades del enlace.
Tabla de Direcciones MAC InestableLa actualización constante de una tabla de direcciones MAC en el switch con entradas incorrectas, en reacción a las tramas en bucle, resultando en tramas que se envían a locaciones incorrectas.
Múltiple Transmisión de TramasUn efecto secundario de las tramas en bucle en las que se envían varias copias de una trama al host de destino previsto, confundiendo así al host.

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