I – Introdução ao Ethernet

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1 CAMADA DE ENLACE Ethernet Introdução VLANs Protocolos Spanning-Tree PVST Rapid-PVST MST

2 I – Introdução ao Ethernet

3 Evolução do Ethernet 1970 - 1976 – Xerox Corporation Robert Metcalfe
Artigo: “Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks” 3 Mbps CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 1980 – Xerox, Digital, Intel Robert Metcalfe fundou a 3Com Ethernet I: não mais usado Ethernet II: formato DIX (DEC, Intel, Xerox) Padrão proposto em 10 Mbps 1985 ANSI/IEEE 802.3 Formato do quadro: IEEE LLC

4 QUADROS ETHERNET II O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local. ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO (6 bytes) FRAME CHECK SEQUENCE (4 bytes) ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM (6 bytes) TIPO ou TAMANHO (2 bytes) DA SA Length/ Type DADOS FCS 46 – 1500 bytes FECHO CABEÇALHO

5

6 Comunicação no Modelo OSI
protocolo aplicação Aplicação Aplicação protocolo apresentação Apresentação Apresentação protocolo sessão Sessão Sessão protocolo transporte Transporte Transporte protocolo rede Rede Rede protocolo enlace Enlace de Dados Enlace de Dados protocolo da camada física Física Física

7 Camadas do Modelo OSI segmento pacote quadro bit Aplicação
HTTP, FTP,, DNS, DHCP, etc Aplicação JPEG, MPEG, etc Apresentação Gateway de Aplicação RPC, NFS, SQL, etc Sessão TCP, SPX, NetBEUI Transporte segmento pacote IP, IPX, OSPF Rede Router quadro Enlace de Dados Ponte, Switch Ethernet, PPP, HDLC bit Física Hub, Repetidor

8 Padrões IEEE 802.3 A camada de enlace é dividida em 2 sub-camadas
Aplicação A camada de enlace é dividida em 2 sub-camadas Camada LLC: Logical Link Control Camada MAC: Medium Access Control Apresentação Sessão Transporte Rede Logical Link Control (LLC) IEEE 802.2 Enlace de Dados Media Access (MAC) IEEE 802.3 Física Physical (PHY)

9 Quadro Ethernet Os quadros Ethernet incluem informações de preâmbulo utilizados para sincronização e delimitação dos quadros.

10 Tipos de Quadros Ethernet
A máxima unidade transportável em quadros Ethernet (MTU) é 1500 bytes. Dois tipos de quadros Ethernet são utilizados. Formato DIX: Utiliza o campo Type Formato IEEE 802.x LLC: Utiliza o campo Length Valores até 1500: O quadro é do tipo IEEE 802.x, e o significado do campo é Tamanho Valores acima de 1500 O quadro é do tipo Ethernet II, e o significado do campo é Tipo Exemplos: 0x0806 ARP, 0x0800 IP

11 IEEE Organizationally Unique Identifier
A camada LLC A camada LLC introduz um nível adicional de endereçamento, permitindo a multiplexagem de vários protocolos sobre a camada MAC. O cabeçalho LLC pode ser seguido do cabeçalho SNAP (Subnetwork Access Protocol) que inclui um campo com a mesma função que o Ethertype do formado DIX. IEEE Organizationally Unique Identifier

12 Endereço MAC O padrão IEEE 802 define 2 formas de endereçamento MAC
endereços administrados localmente Quem instala a placa de rede. endereços universais OUI (Organizationally Unique Identifier). 1 2 3 4 5 6 Exemplos de OUI: XEROX a CISCO C OUI Número de Série

13 Endereços MAC Endereços MAC podem ser individuais ou em grupo.
Endereços de grupo podem ser broadcast (FF-FF-FF-FF-FF-FF) ou mulitcast (e.g E-XX-XX-XX)

14 Multicast para Protocolos Padronizados
The following 48-Bit Universal Address Block has been allocated for use by standard protocols: 0X-80-C to 0X-80-C2-FF-FF-FF X = 0 (unicast) X = 1 (grupo) IEEE 802.1D MAC Bridge Filtered MAC Group Addresses: 01-80-C to C F; Não encaminhados por bridges IEEE 802.1D. Standard MAC Group Addresses: 01-80-C to C2-FF-FF-FF; Encaminhados por bridges IEEE 802.1D.

15 Princípio do Ethernet A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no princípio de comunicação com broadcast físico. B A DADOS FCS A B C quadro

16 Recepção: Filtragem de Endereços
IP REDE MAC INTERRUPÇÃO ENLACE/FÍSICA MACD = PLACA DE REDE LOCAL MACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF) MACD = MULTICAST (01.5E …) MACD MACO DADOS FCS

17 Transmissão: CSMA/CD Número de Tentativas Esgotado ? Meio Livre ? N
Aguarda o meio ficar livre N Espera um tempo aleatório S S Iniciar Transmissão Houve Colisão ? S Continuar até atingir o tamanho mínimo N Informa Falha para Camadas Superiores Informa Sucesso para Camadas Superiores

18 quadros na fila de espera
ETHERNET NÃO COMUTADA Tempo para acesso a rede aumenta com o número de terminais. ESCUTANDO ESCUTANDO A B C quadros na fila de espera

19 tempo para o sinal ir de A para B
ETHERNET NÃO COMUTADA Taxa de ocupação máxima diminui com a distância entre os terminais O tempo de propagação entre as estações afeta a taxa de ocupação máxima da rede. T t A TRANSMITE A RECEBE A B RECEBE B TRANSMITE B tempo para o sinal ir de A para B

20 eficiência100Mbits e 2Km = 9,1%
Exemplo Quadro de 100 bit e Taxa de Transmissão = 10 Mbit/s: Tempo para transmitir um quadro T = s Velocidade de propagação no meio: Km/s Tempo de propagação: t = s para 200 m Tempo de propagação: t= para 2 Km HALF-DUPLEX eficiência = T/(T+t) L eficiência200m = 91% eficiência2Km = 50% eficiência100Mbits e 2Km = 9,1% A B

21 ETHERNET NÃO COMPUTADA Existe possibilidade de colisão
COLISÃO DETECTADA POR A A A TRANSMITE t RECEBIDO DE C COLISÃO DETECTADA POR C C t RECEBIDO DE A C TRANSMITE

22 eficienciaL=2Km e 100Mbits/s = 1,52 %
Exemplo eficiencia = 1/(1 + 6,44t/T) t: tempo de propagação L = 200m então t=1 10-6s T: tempo para transmitir o quadro T = s (quadro de 100 bits a 10 Mbits/s) HALF-DUPLEX eficienciaL=200m = 60,8 % L eficienciaL=2Km = 13,4% eficienciaL=2Km e 100Mbits/s = 1,52 % A B

23 LIMITAÇÕES DAS LANS NÃO COMUTADAS
O NÚMERO DE COMPUTADORES É LIMITADO Como apenas um computador pode transmitir de cada vez, o desempenho da rede diminui na medida em que muitos computadores são colocados no mesmo barramento. A DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORES É LIMITADA Para evitar colisões, os computadores “escutam” o barramento antes de transmitir, e só transmitem se o barramento estiver desocupado. Quanto maior a distância entre os computadores, maior a chance de ocorrer colisões no barramento, levando a rede para um estado de colapso e baixo desempenho.

24 HUBS Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. HUB C A C A C A B C A

25 Repetidor: BIT repetidor fibra cobre 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 amplitude
distância

26 Hub: Bit Hub

27 Operação Half-Duplex O tamanho mínimo do quadro está relacionado com o máximo diâmetro de colisão. O quadro deve ser suficientemente grande para que a colisão seja detectada pelo transmissor antes que a transmissão termine. Isso impõe limitações ao tamanho mínimo de um quadro ou a máxima distância de operação. Parameter 10 Mbps 100 Mbps 1000 Mbps Minimum frame size 64 bytes 520 bytes1 (with extension field added) Maximum collision diameter, DTE to DTE 100 meters UTP 412 meters fiber 316 meters fiber Maximum collision diameter with repeaters 2500 meters 205 meters 200 meters Maximum number of repeaters in network path 5 2 1

28 ETHERNET COMUTADA: SWITCH
Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. SWITCH PORTA COMPUTADOR 1 A 1 2 3 C A C A 3 C A C A C A B C

29 SWITCH SWITCH HUB HUB A B C D E F G
Os switchs são dispositivos capazes de segmentar a rede local analisando os endereços físicos. Permitem também interligar dispositivos que trabalham com velocidades de transmissão diferentes. SWITCH HUB HUB A B C D E F G

30 Operação em Full-Duplex
O modo de operação em full-duplex é bem mais simplex que a operação half-duplex, pois não existe necessidade de controlar o compartilhamento do meio. O quadros podem ser transmitidos em um fluxo contínuo, mas há necessidade de respeitar-se um intervalo mínimo entre frames (IFG – InterFrame Gap). A operação full-duplex inclui a implementação do controle de congestionamento por hardware. Flow Control

31 Autonegociação A auto-negociação ocorre na inicialização do link:
O nó envia uma mensagem de anuncio, com sua versão de Ethernet e capacidades opcionais. Reconhece o recebimento dos modos operacionais compartilhados pelas NICs Rejeita os modos operacionais que não são compartilhados Configura sua NIC com o maior modo operacional que ambas as placas podem suportar. Selection Level Operational Mode Maximum Total Data Transfer Rate (Mbps)1 9 1000Base-T full-duplex 2000 8 1000Base-T half-duplex 1000 7 100Base-T2 full-duplex 200 6 100Base-TX full-duplex 5 100Base-T2 half-duplex 100 4 100Base-T4 half-duplex 3 100Base-TX half-duplex 2 10Base-T full-duplex 20 1 10Base-T half-duplex 10

32 Exercício - 1 Comandos Básicos show interfaces
show interfaces interface-id show mac address table dynamic show mac address table aging-time Verifique: Mecanismo de aprendizagem do switch Atualização da tabela MAC em caso de reconfiguração (troca de cabos)

33 Exercíocio - 2 Verificar tabela MAC nos Switches
D A B

34 Exercício – 3 Verificar tabela MAC nos Switches
D A B

35 Exercício – 4 Verificar tabela MAC nos Switches
D A B

36 Auto-MDIX Auto-MDIX: Automatic Medium-Dependent Crossover
Cabo paralelo (straight through) switch host Cabo cruzado (crossovet) switch switch Cabo paralelo (straight through) roteador switch

37 Configuração das Portas do Switch
1) Entrar em modo terminal: configure terminal 2) Selecionar uma interface interface Gi1/0/1 ou interface Fa0/1 interface range Gi1/0/1 – 10 3) Executar comando de configuração: speed auto duplex auto flowcontrol receive on mdix auto 4) Sair do modo terminal end 5) Mostrar configuração show interfaces

38 Cascateamento de Switches
O cascateamento de switches na presença de VLANS motivou a elaboração dos seguintes padrões IEEE: IEEE 802.1Q: define o funcionamento de VLANs Acrescenta dois campos no quadro: Identificador de VLAN Prioridade IEEE 802.1p: define o uso do campo prioridade.

39 Prioridade (3 bits) + CF (1bit) + VLANID (12 bits)
Quadros Ethernet Ethernet I & II MAC origem (6 bytes) MAC destino (6 bytes) Tipo Proto. (2 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) FCS (4 bytes) IEEE 802.3 MAC origem (6 bytes) MAC destino (6 bytes) Tamanho (2 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) FCS (4 bytes) IEEE 802.1Q MAC origem (6 bytes) MAC destino (6 bytes) Tipo Proto (2 bytes) VLAN id e prioridade (2 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) FCS (4 bytes) Tipo 802.1Q = 0x8100 Prioridade (3 bits) + CF (1bit) + VLANID (12 bits)

40 Spanning Tree Protocol: STP
Quando os switches colocados em cascata formam caminhos com loops fechados, o encaminhamento de quadros pode levar ao congestionamento da rede. O STP é um protocolo de camada 2 utilizado para prevenir a ocorrência desses loops.

41 Loops em Cascateamento de Switches
Os switches criam tabelas de encaminhamento escutando os endereços MAC de origem enviado para suas portas. C,D A,B A B C D

42 Cascateamento de Switches
C,D,E,F E,F A,B A B C D A,B,C,D E F

43 Cascateamento de Switches
A,B,C,D,E,F A,B,C,D,E,F A,B,C,D,E,F A,B,C,D,E,F A B C D A,B,C,D,E,F A,B,C,D,E,F E F

44 Princípio do STP O STP é executado em cada switch da rede Princípio:
Somente um caminho ativo pode existir entre 2 estações na rede Bloquear as portas que impliquem em loops fechados. A estratégia consiste em escolher um switch como Root, e construir uma árvore como o menor caminho até o Root.

45 SPT O STP utiliza um protocolo chamado BPDU: Bridge Protocol Data Unit
Mensagens em Multicast (MAC) DE: 0x0180C ATÉ: 0x0180C STP funciona continuamente, de maneira a refletir mudanças de topologia na rede. Se SPT está ativo, os pacotes multicast são recebidos, mas não encaminhados. Se SPT está desativo, os pacotes multicast são encaminhados como multicast desconhecido.

46 Topologia STP As portas na direção oposta ao root são chamadas de designadas. A RP RP B C RP D As portas na direção do root são chamadas porta Root

47 BPDU: Padrão IEEE 802.1D

48 Campos do BPDU Protocol Identifier: 0 (SPT) Version: 0 (ST)
Message Type: 0 (Configuration) Flags: Topology change (TC), Topology change acknowledgment (TCA) Root ID: 2-Byte Prioridade + 6-Byte MAC da Bridge Root Path Cost: 4-Bytes custo da Bridge até o root. Bridge ID: 2-Byte Prioridade + 6-Byte MAC da Bridge (por VLAN) Port ID: 2 Bytes (usado para escolher a porta a ser bloqueada em caso de loop) Message Age: Tempo decorrido desde que a mensagem repassada foi enviada pelo Root Maximum Age: Idade a partir do qual a mensagem deve ser ignorada Hello Time: Intervalo entre mensagens da root bridge Forward Delay: Tempo que a bridge deve esperar antes de mudar de estado em caso de mudança de topologia.

49 Topologia STP ROOT = Bridge com a menor Bridge ID (menor prioridade ou menor MAC) Todas as portas são DP Por default, a prioridade de todos os switches é Porta Root é aquela que tem a menor distância até o Switch Root Esses caminhos foram bloqueados. Em caso de caminhos paralelos, a interface mais lenta é sempre bloqueada.

50 Mensagens BPDU Todos os switches são root inicialmente
Todos os switches enviam mensagens BPDU em multicast para todas as suas interfaces. Se SPT está ativo, as mensagens recebidas não são propagadas pelo switch. Se a mensagem recebida por um switch é superior (menor bridge ID, custo) ele é armazenada, senão é ignorada. Se a mensagem superior for recebida pela porta root, ela é propagada para as demais portas DP, correspondendo as redes LAN onde o switch é designado.

51 Problema de conectividade
Estados de uma Porta Apenas recebe BPDUS Apenas recebe BPDUS timer Problema de conectividade Recebe BPDUS Aprende Endereços Recebe BPDUS Aprende Endereços Encaminha Quadros

52 Configuração Default

53 Exemplo Fa0/1-5 Fa0/6-10 Fa0/1-5 Fa0/6-10 vlan1 vlan1 vlan1 vlan1
Fa0/24 Fa0/23 Fa0/23 Fa0/24 Fa0/21 Fa0/18 vlan1 vlan1 Fa0/1-5 Fa0/6-10

54 Exemplo Verifique a configuração atual do SPT
show spanning-tree summary show spanning-tree detail show spanning-tree active show spanning-tree interface interface-id show spanning-tree blocked ports Identifique: switch root topologia da árvore formada

55 LANS Virtuais SEGMENTO = Domínio de Colisão
Os computadores de um Hub estão no mesmo segmento físico. VLAN = Domínio de Broadcast O tráfego de broadcast pode passar de uma VLAN para outra apenas através de um roteador. FF.FF.FF.FF.FF.FF SWITCH B FF.FF.FF.FF.FF.FF FF.FF.FF.FF.FF.FF A C D A,B,C: VLAN 1 D,E: VLAN 2 E

56 Interligação de Switches
B C VLAN 2 VLAN 2 SWITCH VLAN 1 VLAN 1,2,3 SWITCH A D ACCESS TRUNK VLAN 3 VLAN 1,2,3 VLAN 1,2,3 Interface Trunk: Tráfego de Várias VLANs IEEE 802.1Q SWITCH VLAN 2 Interface de Acesso: Tráfego de uma única VLAN IEEE 802.3 E

57 BroadCast e Multicast Ethernet
Por default, quadros transmitidos com endereços de destino multicast desconhecidos ou endereços broadcast são encaminhados para todas as portas do switch. SWITCH PORTA COMPUTADOR 1 2 3 FF A FF A A B C

58 Modos das Portas de Switch
As portas de um switch pode trabalhar em dois modos: Modo Access Cada porta do switch pertence a uma única VLAN. Quadros Ethernet: Formato Normal. Modo Trunk O tráfego de múltiplas VLANs é multiplexado em um único link físico. Usualmente interconectam switches. Quadros Ethernet: formato especial (VLAN). Apenas computadores com placas especiais podem se conectar a essas portas.

59 Protocolos Trunk Os quadros nas interfaces Trunk são formatados em quadros especiais para identificar a quais LANs eles pertencem. O IEEE 802.1Q é um protocolo para interface Trunk. 0x8100 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 3 Bits 1 Bit 12 Bits 2 Bytes DESTINO ORIGEM TYPE PRIO CFI VLAN ID TYPE Dados CRC Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para uma interface do tipo access. PRIO: IEEE P CFI: Canonical Format Indicator 0 em redes Ethernet

60 Exercício- 5 Divida cada um dos switches em 3 VLANS: VERMELHO VERDE
AZUL Utilizando o Ethereal verifique: Como o tráfego broadcast se propaga entre as VLANs Como o tráfego unicast se propaga entre as VLANs

61 Comandos para VLANs Criação de VLANs configure terminal vlan 20
name test20 end Adição de portas as VLANs interface G1/0/1 switchport mode access switchport access vlan 2 Verificar configuração atual show VLAN brief

62 Aprimorando SPT É possível induzir o protocolo SPT a escolher portas e caminhos diferentes para cada conjunto de VLANs. Essa configuração é feita alterando-se o nível de prioridade (ou custo) associado as portas trunks.

63 Exemplo O switch escolhido como root pode não ser o melhor switch da topologia. É possível alterar o switch root com o seguinte comando: configure terminal spanning-tree vlan vlan-id root primary [diameter net-diameter [hello-time seconds]] end show spanning-tree detail O diâmetro da spanning tree é o número máximo de switches entre dois terminais [2-7] O hello é o intervalo de envio de mensages de configuração pelo switch root (1 a 10s)

64 Exercício 6 Fa0/1-5 Fa0/6-10 Fa0/1-5 Fa0/6-10 vlan1 vlan20 vlan1
B = C = Fa0/24 Fa0/23 Fa0/23 Fa0/24 Fa0/21 Fa0/18 A = vlan1 vlan1 Fa0/1-5 Fa0/6-10

65 Comandos Adição de portas as VLANs configure terminal
interface range Fa0/6 - 10 #switchport mode access switchport access vlan 2 end Verificar configuração atual show VLAN brief

66 Comandos Verifique o efeito de desabilitar o protocolo SPT nos switches, desabilitando SPT para VLAN 20: configure terminal no spanning-tree vlan vlan-id end. show spanning-tree vlan vlan-id Para reabilitar o SPT utilize o comando: spanning-tree vlan vlan-id

67 Portas VLANS em Switches CISCO
A Cisco define 6 modos de operação de portas para VLAN: switchport mode access Força a porta a operar em modo acesso switchport mode dynamic auto Permite que a interface entre em modo trunk switchport mode dynamic desirable Entra prioritariamente em modo trunk switchport mode trunk Força a porta a operar em modo trunk switchport nonegotiate Não negocia com a porta vizinha switchport mode dot1q-tunnel Força o encapsulamento em modo 802.1q

68 Negociação auto trunk desirable dynamic desirable switch switch Trunk
nonegotiate Trunk switch switch Access nonegotiate Host switch

69 Modos de Encapsulamento
A cisco possui um modo de encapsulamento trunk proprietário denominado ISL. As seguintes opções de encapsulamento estão disponíveis para o switch cisco: switchport trunk encapsulation isl switchport trunk encapsulation dot1q switchport trunk encapsulation negotiate isl é o modo preferido

70 Configuração Default switchport mode dynamic auto
Negocia se a porta será trunk ou não com o vizinho switchport trunk encapsulation negotiate Negocia o modo de encapsulamento (dot1q) ou (isl) com o vizinho Range de VLANs 1 até 4094 (1006 a 4004 são extendidas) VLAN default em modo acesso 1

71 Exemplo de Comandos configure terminal interface rage Fa0/1 - 24
switchport mode dynamic desirable switchport access vlan 1 #switchport trunk encapsulation dot1q end

72 Mapeamento de VLANs em portas trunk
Por default, cada porta trunk pode ser utilizada por todos as VLANs do switch. Todavia, no caso de haver caminhos redundantes, é possível restringir o uso das VLANs para portas trunks específicas. Isso permite efetuar balaceamento de carga, mas sem failback.

73 Exercício 7 Fa0/1-5 Fa0/6-10 Fa0/1-5 Fa0/6-10 vlan1 vlan20 vlan1
B = C = Fa0/24 Fa0/23 Fa0/23 Fa0/24 Vlan1 somente Vlan20 somente Fa0/21 Fa0/18 A = vlan1 vlan1 Fa0/1-5 Fa0/6-10

74 Portas Trunk Verifique a configuração atual dos switches
show interfaces trunk show spanning-tree blocked ports

75 Comandos para Mapeamento da VLANs
configure terminal interface Fa0/18 (A) ou Fa0/24 (B) switchport trunk allowed vlan remove all switchport trunk allowed vlan add 1 end interface Fa0/21 (A) ou Fa0/24 (C) switchport trunk allowed vlan add 20

76 Portas SPAN A fim de verificar para qual porta trunk o tráfego das VLANs está sendo encaminhado é necessário utilizar portas SPAN. As portas SPAN fazem uma cópia da porta trunk para outra porta do switch, permitindo que o tráfego seja monitorado com o Ethereal. As portas SPAN são configuradas em sessões. Cada sessão representa uma regra de “cópia” de uma porta de origem para uma porta de destino.

77 Comando para Portas SPAN
configure terminal no monitor session 1 monitor session 1 source interface Fa0/18 monitor session 1 destination interface Fa0/5 encapsulation replicate end show monitor

78 Exercício 8 Configure as portas SPANs nos switches para verificar o fluxo do tráfego trunk: e Fa0/23: cópia da Fa0/1 Fa0/24: cópia da Fa0/2 2950-1 Fa0/18: cópia da Fa0/1 Fa0/21: cópia da Fa0/2

79 Native VLAN Uma porta trunk está sujeita a dois tipos de tráfego:
Tráfego com TAG: resultantes do tráfego de VLANs de um switch para outro Tráfego sem TAGs: utilizados normalmente por protocolos intra-switch, como o protocolo de configuração de portas trunk O tráfego sem TAGs é associado a Native VLAN da porta trunk. Por default, a native VLAN das portas trunk é VLAN 1

80 Native VLAN A fim de haver negociação entre entre portas trunk é necessário que elas pertençam a mesma VLAN O tráfego direcionado de uma VLAN para a porta Trunk não receberá o cabeçalho de VLAN, se seu código coincidir com a Native VLAN do switch. Tráfego com TAG Tráfego sem TAG vlan1 vlan20 Native VLAN 1 vlan1 vlan20 2950-1 2950-1 Native VLAN 1

81 Configuração da Native VLAN
configure terminal interface interface-id switchport trunk native vlan vlan-id end show interfaces interfaceid switchport

82 Balanceamento de Carga com Prioridade de Portas
O mapeamento estático de VLANs para portas trunk não permite a reorganização automática do fluxo de dados quando uma enlace trunk é danificado. A alternativa mais adequada é priorizar a utilização de certas VLANs em certas portas, ao invés de bloquear sua utilização. Por default, a prioridade de utilização de VLANs em portas trunk é 128.

83 Exercício 9 Fa0/1-5 Fa0/6-10 Fa0/1-5 Fa0/6-10 vlan1 vlan20 vlan1
B = C = Fa0/24 Fa0/23 Fa0/23 Fa0/24 Vlan1 prio 16 Vlan 20 prio 128 Vlan1 prio 128 Vlan 20 prio 16 Fa0/18 Fa0/21 A = vlan1 vlan1 Fa0/1-5 Fa0/6-10

84 Balanceamento de Carga
Aumentar a prioridade para 16: VLAN 1 no trunk A – B VLAN20 no trunk A - C Verificar o balanceamento de carga com show spanning-tree detail Provocar a falha no trunk e verificar o fail-over

85 Comandos configure terminal interface Fa0/18 (A) ou Fa0/24 (B)
spanning-tree vlan 1 port-priority 16 spanning-tree vlan 20 port-priority 128 exit interface Fa0/21 (A) ou Fa0/24 (C) spanning-tree vlan 20 port-priority 16 spanning-tree vlan 1 port-priority 128 end show running-config

86 Balanceamento de Carga com STP Path Cost
Por default, o custo dos caminhos trunk está associado a velocidade das portas do switch. Porta Ethernet: 100 Porta Fast-Ethernet: 19 Porta Giga-BitEthernet: 4 Em caso de haver trunks redundantes para o mesmo caminho, o STP irá selecionar com caminho com o menor custo (i.e., maior velocidade). Por default, o valor do custo é o mesmo para todas as VLANs, mas pode ser alterado para prover balanceamento de carga. O custo é acumulativo quando switches são cascateados

87 Exercício 10 Fa0/1-5 Fa0/6-10 Fa0/1-5 Fa0/6-10 vlan1 vlan20 vlan1
B = C = Fa0/24 Fa0/23 Fa0/23 Fa0/24 Vlan1 path 19 Vlan 20 path 30 Vlan1 path 30 Vlan 20 prio 19 Fa0/18 Fa0/21 A = vlan1 vlan1 Fa0/1-5 Fa0/6-10

88 Comandos Exemplo: configure terminal
interface Fa0/18 (A) ou Fa0/24 (B) spanning-tree vlan 20 cost 30 end interface Fa0/21 ou Fa0/24 (C) spanning-tree vlan 1 cost 30

89 Modos e Protocolos de Spanning Tree
PVST+: Protocolo da cisco baseado no IEEE 802.1d Usa um algoritmo de SPT por VLAN Rapid PVST+: (RSTP) Convergência rápida baseada no IEEE 802.1w Apaga imediatamente as entradas MAC após uma mudança de topologia, ao invés de aguardar o aging-time de 5 minutos. MSTP: Baseado no padrão IEEE 802.1s Permite mapear múltiplas VLANs em uma única instância de SPT. Executado sobre o RSTP (IEEE 802.1w) (uso obrigatório)

90 Limitações PVST+ e RSTP: 128 instâncias de SPT (i.e., 128 VLANs) MSTP:
65 MST instâncias Número ilimitado de VLANs por MST.

91 Configuração Default STP mode: PVST+ Switch Priority: 32768
Port Priority: 128 Port Cost: 4 (1G), 19 (100M), 100 (10M) Timers: Hello: 2s (gerado pelo root para indicar que está funcionando) Forward-delay: 15s, Maximum-age: 20 seconds (tempo que o switch aguarda sem receber PDUs antes de tentar uma re-configuração) Transmit Hold Count: 6 BPDUs (n. PDUs por 1s de pausa – evita uso excessivo de CPU)

92 Exercício 11 Compare o desempenho dos protocolos de spanning-tree PVST e Rapid-PVST no caso de reconfiguração de caminhos. Para o teste matenha um ping permanente entre dois computadores situados na mesma VLANs em switches diferentes. Remova o cabo de entroncamento da porta do trunk que não estiver bloqueada e conte o número de pings perdidos.

93 Exercício 12 Fa0/1-5 Fa0/6-10 Fa0/1-5 Fa0/6-10 vlan1 vlan20 vlan1
B = C = Fa0/24 Fa0/23 Fa0/23 Fa0/24 Vlan1 somente Vlan20 somente Fa0/21 Fa0/18 A = vlan1 vlan1 Fa0/1-5 Fa0/6-10

94 Comandos Cenário 1: spanning-tree normal configure terminal
spanning-tree mode pvst end show spanning–tree summary Cenário 2: rapid-spanning tree spanning-tree mode rapid-pvst

95 Funcionamento do STP com Stack Switch
Apenas uma porta no stack é escolhida como root. Todos os switches tem o mesmo id Root Todas as portas DP Porta Bloqueada Porta na Direção do root

96 MSTP – Multiple Spanning-Tree Protocol
MSTP: IEEE 802.1s Melhora a tolerância a falhas Múltiplos forwarding paths Permite balanceamento de carga Mais escalabilidade que o PVST

97 Problema do PVST PSVT permite balanceamento de carga, escolhendo trunks diferentes para diferentes VLANs. D1: root para Vlans 501 a 1000 e D2: root para Vlans 1-500 Problema: 1000 instâncias de PSVT com uma topologia de apenas 2 caminhos alternativos. Alto consumo de CPU nos switches e pouca escalabilidade.

98 Padrão 802.1q Define apenas uma instância de ST para todas as VLANs: CST (Common Spanning Tree) Não permite balanceamento de carga. OBS. PVST não é padrão IEEE 802.1q

99 Padrão IEEE 802.1s (MST) Permite agrupar VLANs em instâncias de SPT.
Intancia 1: VLANs 1 a 500 Instancia 2: VLANs 501 a 1000 Cada instância pode ter um caminho diferente. Apenas duas instâncias de SPT para 2 alternativas de topologia.

100 Regiões MST IST Master IST Master IST Master
A fim de prover maior escalabiliade, o padrão MST define que uma rede pode ser organizada em regiões Cada região pode possuir múltiplas instâncias, sendo 1 instância IST (Internal Spanning Tree) – Instância 0 Transmite BPDUs 1 ou mais instâncias MST Transmite MSTP BDUs MST Region 1 IST Master MST Region 3 IST Master MST Region 2 IST Master

101 Região MST Switches pertencem a mesma região MST se:
Tiverem o mesmo nome de região Tiverem a mesma versão Tiverem o mesmo mapeamento de instâncias para VLAN

102 Exercício 13 Instance 1 Vlan 1 e 10 Instance 2 Vlan 2 e 20 Fa0/1-5
B = C = Fa0/24 Fa0/23 Fa0/23 Fa0/24 Instance 2 prio 16 Instance 1 prio 128 Instance 1 prio 16 Instance 2 prio 128 Instance 1 Vlan 1 e 10 Instance 2 Vlan 2 e 20 Fa0/18 Fa0/21 A = vlan1 vlan1 Fa0/1-5 Fa0/6-10

103 Comandos – Todos os Switches
configure terminal spanning-tree mst configuration instance 1 vlan 1 Instance 1 vlan 10 instance 2 vlan 2 Instance 2 vlan 20 name region1 revision 1 show pending spanning-tree mode mst end

104 Configuração de Port Priority 2950
configure terminal interface Fa0/18 (A) ou Fa0/24 (B) spanning-tree mst 1 port-priority 16 spanning-tree mst 2 port-priority 128 exit interface Fa0/21 (A) ou Fa0/24 (C) spanning-tree mst 1 port-priority 128 spanning-tree mst 2 port-priority 16 end show spanning-tree mst 1 show spanning-tree mst 2

105 Configuração Path Cost
configure terminal interface interface-id spanning-tree mst instance-id cost cost end show spanning-tree mst instance-id

106 Escolhendo o Swith Root para uma instância
configure terminal spanning-tree mst instance-id priority priority end show spanning-tree mst instance-id

107 OBS. VTP A cisco utiliza um protocolo denominado VTP para manter a consistência de configuração entre os switches. Utilizando o protocolo VPT é possível fazer a configuração de VLANs em um único switch, e repassar essa configuração para os demais switches que pertençam a um mesmo domínio administrativo.

108 Entidades VTP VTP Server
Recebe novas configurações e repassa para os demais switches do domíno VTP Client Apenas recebe configurações do server. Não pode ser configurado diretamente. VTP Transparent Recebe configurações e pode ser alterado diretamente. Todavia, as alterações feitas num switch em modo transparent não são repassadas aos demais.

109 Configuração Default

110 Alterando a Configuração
configure terminal vtp mode server vtp domain domain-name vtp password password end show vtp status