• Szerző: Sallai András
• Copyright © Sallai András, 2017, 2018
• Licenc: GNU Free Documentation License 1.3
• Web: http://szit.hu

A redundanciát a hálózatok terén azért alkalmazzuk mert ezzel növeljük a megbízhatóságot. Az eszközök között így alternatív útvonalak állnak rendelkezésre. Az alternatív útvonalak viszont problémához vezethetnek, ha egy-egy csomag körbe jár a redundáns útvonalakon.

Ha redundánsan kötünk össze kapcsolókat, azok automatikus tanulási és továbbítási működése miatt, természetes módon alakulnak ki a hurkok. Ehhez hozzájárul az is, hogy a második rétegben működő kereteknek nincs lejárati ideje, azaz Time To Live számlálójuk.

A redundáns kapcsolatok még veszélyesebbek szórásos üzenetek esetén. Ha a szórásos üzenetek továbbítása során a teljes sávszélességet elfoglalják a keretek, akkor szórási viharról beszélünk, angolul broadcast storm. Az ilyen viharok kialakulásához néhány másodperc is elég.

A feszítőfa protokoll biztosítja, hurkok elkerülését. A protokoll két járható port közül az egyiket mindig zárva tartja, tartaléknak. Az így lezárt porton csak akkor enged forgalmat, ha az elsődleges útvonal meghibásodik.

A lezárt portokat az STP saját céljaira használja, úgynevezett BPDU-keretek küldésére. A BPDU, a Bridge Protocol Data Unit, rövidítése, magyarul hídprotokoll adategységnek fordítható. Egy BPDU üzenet portokról, címekről, prioritásokról és költségekről tartalmaz információkat, amelyek biztosítják a hurkok felismerését.

A feszítőfa protokollnak többféle megvalósítása létezik. Ilyenek a következők:

• RSTP – Rapid Spanning Tree Protocol
• MSTP – Multiple Spanning Tree Protocol

Az STP protokoll az STA, azaz Spanning Tree Algorithm, magyarul feszítőfa elagoritmust használja. Az algoritmus kiválaszt egy kapcsolót, amelyet referenciaként használ. A kiválasztott kapcsolót nevezzük gyökérponti hídnak, angolosan root bridge. Az STA algoritmus ezt a híd azonosító (bridge ID, BID) alapján dönti el. Akinek a legkisebb a hídazonosítója, az lesz a gyökérponti híd.

A hídazonosító több érték összetevője:

• prioritás
• a küldő MAC címe
• opcionálisan egy kiterjesztett rendszer azonosító is

Az STA tehát megállapítja, melyik kapcsolónak legalacsonyabb a hídazonosítója. Ezek után az algoritmus kiszámolja a gyökéri ponti hídhoz vezető legrövidebb útvonalakat, a portok és útvonalak költségét is beleszámolva. Ha több útvonal van, a legkisebb költségű útvonalon engedi a forgalmat.

Ha minden kapcsoló számára kiszámította a gyökérponti hídhoz képest előnyben részesített utakat, az STA minden porthoz egy szerepet rendel. Ezek a szerepek a következő lehetnek:

• RP – gyökér port –
• DP – kijelölt port – designated port
• AP – tartalék port – bacup port – nem kijelölt
• letiltott port – shut down port – le van állítva
• szélső port – edge port – nem kapcsoló csatlakozik

Ha csak egy VLAN van (VLAN1), akkor egyetlen gyökérponti híd van. Ha több VLAN is van, akkor minden VLAN-ban különböző gyökérponti híd van, ahol már a kiterjesztett rendszer azonosító is szerepet kap.

A Spanning-tree, azaz feszítőfal protokoll a redundánsan kiépített LAN eszközök esetén használt algoritmus, amely a hurkok kialakulását hivatott megakadályozni.

A költség interfészenként állítható spanning-tree cost paranccsal. CPT-ben nem működik:

S1(config)# int g0/0
S1(config-if)# spanning-tree cost 1

A szám egy 1 - 200 000 000 közötti érték.

A portok és útvonalak lekérdezése:

S1# show spanning-tree

Ha nem fut a feszítőfa protokoll, akkor a következőket látjuk:

No spanning tree instance exists.

Ha egy keresztkábelt bedugunk a switch egy-egy portjába, akkor a protokoll beindul.

A spanning-tree parancsnak globális konfigurációs módban, több paramétere van:

S1(config)# spanning-tree ?
  bpdufilter
  bpdugurad
  cost
  guard
  link-type
  mst
  port-priority
  vlan
  stack-port
  portfast

A fenti parancsok Cisco IOS C2960-LANBASEK9-M 15.0(2)SE8 rendszeren volt.

A prioritás 0 és 61440 közé kell essen, 4096-os léptékben. Ezek után lehetséges értékek:

• 0, 4096, 8192, 12288, 16384, 20480, 24576, 28672, 32768, 36864, 40960, 45056, 49152, 53248, 57344, és 61440.

A BID a Bridge ID rövidítése, magyarul hídazonosító. Gyökérponti hidak beállításához használjuk. Ha egy kapcsolót gyökérnek szeretnénk megtenni értékét a többihez képest kisebbre kell beállítani. A beállításra két módszer létezik.

Megadjuk melyik legyen elsődleges, másodlagos gyökér:

S1(config)# spanning-tree VLAN 1 root primary

S2(config)# spanning-tree VLAN 1 root secondary

Konkrét számmal adjuk meg a prioritást:

S1(config)# spanning-tree VLAN 1 priority 24576

Ellenőrzés:

S3# show spanning-tree

A BPDU Guard lehetőséget egy switch portjára tudjuk beállítani. Ha beállítottuk, és az adott porton egy BPDU keret jön befele, a port lezárásra kerül.

S1(config-if)#spanning-tree bpduguard enable

S1(config-if)#spanning-tree bpduguard disable 

PC vagy szerver felé eső portokat PortFast módba szokás kapcsolni.

S1(config-if)#spanning-tree portfast

Az összes port beállítása egyszerre:

S1(config)# spanning-tree portfast default

Az aktív hálózati eszközök oldalán viszont ez hurkot okozhat. Ellene védelem bekapcsolása:

S1(config-if)# spanning-tree bpduguard enable

Bekapcsolás az összes portra:

S1(config)# spanning-tree portfast bpduguard default

Ellenőrzés:

show running-config

A védelem alapértelmezetten minden porton ki van kapcsolva.

A Rapid PVST+ a Cisco által megvalósított RSTP.

S1(config)# spanning-tree mode rapid-pvst
S1(config)# interface f0/2
S1(config-if)# spanning-tree link-type point-to-point
S1(config-if)#end
S1# clear spanning-tree detected-protocols

S1#show spanning-tree

S1#show spanning-tree vlan 10