Em infraestruturas de rede, um loop ocorre quando pacotes de rede são constantemente roteados entre dois ou mais dispositivos de rede sem chegar ao seu destino pretendido. Essa situação surge devido à presença de caminhos redundantes ou múltiplos entre os dispositivos de rede, fazendo com que os pacotes percorram um loop indefinidamente.
Os loops de rede podem prejudicar seriamente o desempenho da rede, levando a redes lentas ou sem resposta, aumento do congestionamento e até mesmo interrupções na rede. Prevenir loops de rede é crucial para manter uma rede estável e eficiente.
Os loops de rede podem ocorrer por vários motivos; aqui estão alguns exemplos:
- Contato frequente: A comunicação repetida entre dispositivos de rede, como switches ou roteadores, pode causar loops na rede, permitindo que os pacotes percorram múltiplos caminhos, o que leva à congestão e à formação de loops.
- Dispositivos de rede configurados incorretamente: Dispositivos de rede configurados incorretamente podem causar loops na rede. Por exemplo, se duas portas de switch estiverem configuradas incorretamente na mesma VLAN, os pacotes podem ser redirecionados entre elas, criando um loop.
- Problemas de projeto de rede: Um projeto de rede inadequado pode contribuir para a formação de loops na rede. Adicionar links redundantes a uma rede que não foi projetada corretamente para redundância pode levar à formação de loops.
- Erro humano: Erros humanos também podem causar loops na rede devido a falhas na configuração ou modificação de dispositivos ou cabos de rede.
Vamos explorar como prevenir loops de rede e superar problemas de rede relacionados.
Protocolo de árvore de espaçamento (STP)
O Spacing Tree Protocol (STP) é um método amplamente utilizado e eficaz para prevenir loops de rede. Ele ajuda a evitar loops monitorando ativamente a topologia da rede e bloqueando seletivamente links duplicados. Isso garante que haja apenas um caminho ativo entre quaisquer dois dispositivos de rede. Dessa forma, o STP ajuda a prevenir tempestades de broadcast e congestionamento de rede que podem resultar de loops. Embora existam outros métodos para prevenir loops de rede, o STP é uma solução robusta e confiável. Ele é suportado pela maioria dos dispositivos de rede e amplamente implementado em redes corporativas.
Como funciona o STP?
O STP determina quais interfaces devem permitir o tráfego, e as interfaces restantes são colocadas em estado de bloqueio. O STP utiliza três critérios para determinar se uma interface deve ser colocada em estado de passagem (pass-through):
- Escolher a ponte radical
- Selecionando a porta raiz
- Selecionando a porta atribuída e a porta não atribuída.
1. Selecionando a ponte raiz.
Em uma rede com múltiplos switches, um switch é eleito como a ponte raiz, que se torna o ponto central da rede. A ponte raiz é selecionada por meio de um processo de eleição baseado nos IDs de ponte dos switches na rede. Um ID de ponte é um identificador único atribuído a cada switch e é calculado combinando um valor de prioridade e um endereço. MAC Para o conversor.
Quando o Branching Tree Protocol (STP) é habilitado pela primeira vez em um switch, ele assume que é a ponte raiz e começa a transmitir mensagens BPDU (Bridge Protocol Data Module) para outros switches. Cada switch que recebe uma mensagem BPDU compara o ID da ponte do switch remetente com o seu próprio ID. O switch com o menor ID de ponte é selecionado como a ponte raiz, e todos os outros switches ajustam suas configurações de STP de acordo.
Se dois switches tiverem o mesmo valor de prioridade, o switch com o endereço MAC mais baixo será escolhido como a ponte raiz. Em caso de empate, a ponte raiz será selecionada com base na prioridade e no ID da porta. Após a seleção da ponte raiz, a topologia da rede é calculada e o STP determina o melhor caminho para o encaminhamento de dados pela rede.
No exemplo a seguir, o switch 1 foi escolhido como a ponte raiz com base no valor do seu ID de ponte. Embora todos os switches tenham o mesmo valor de prioridade, o switch 1 possui o menor endereço MAC quando o ID MAC é combinado com o valor de prioridade; portanto, ele se torna a ponte raiz.
Por padrão, o protocolo Branching Tree Protocol (STP) está habilitado nos switches. Use o comando abaixo para verificar os detalhes da ponte raiz, da porta raiz e da porta atribuída.
mostrar árvore geradora
2. Selecione a porta raiz.
Cada ponte não raiz determina o caminho mais eficiente até a ponte raiz. A porta que oferece o caminho mais curto torna-se a porta raiz designada para essa ponte não raiz. Cada ponte não raiz possui apenas uma porta raiz, que fornece o caminho mais rápido até a ponte raiz.
A porta raiz é selecionada comparando-se o custo de acesso à ponte raiz por cada porta de switch não raiz. A porta com o menor custo é escolhida como porta raiz. O custo da porta é determinado pela velocidade do link entre o switch e a ponte raiz. O STP utiliza uma métrica chamada custo do caminho para calcular o custo da porta. O custo do caminho depende da velocidade do link, sendo que velocidades mais altas resultam em custos de caminho menores.
Durante o processo de seleção da porta raiz, pode ocorrer um empate quando duas ou mais portas em uma ponte não raiz têm o mesmo custo de acesso à ponte raiz. Nesses casos, os seguintes mecanismos de desempate são utilizados.
- O ID da ponte do switch remetente é comparado, e o switch com o menor ID de ponte torna-se a ponte raiz. Sua porta correspondente é então selecionada como a porta raiz. Neste exemplo, o Switch 3 pode acessar a ponte raiz através do Switch 1 ou do Switch 4.
- Se o empate persistir após a comparação dos IDs das pontes (o que pode ocorrer se vários links estiverem conectados ao mesmo switch), o valor de prioridade da porta vizinha mais baixa será utilizado. Por padrão, o valor de prioridade da porta é 128. Se o empate continuar, o switch remetente seleciona a porta com a menor prioridade como porta raiz. Neste exemplo, o Switch 3 possui vários links para acessar a ponte raiz, resultando em um empate nos IDs das pontes do switch remetente.
Para desempatar, a prioridade da porta é usada como fator de desempate. Como essas portas também têm a mesma prioridade, o menor número de porta é usado como fator decisivo, resultando na seleção da porta Fa0/3 como porta raiz.
3. Selecionando portos designados e não designados
As portas designadas são responsáveis por redirecionar o tráfego de rede, enquanto as portas não designadas são bloqueadas para evitar loops. De forma semelhante à seleção da porta raiz, a porta designada é escolhida com base no menor custo de caminho para alcançar a ponte raiz. É importante observar que todas as portas na ponte raiz são portas designadas.
Se houver empate no custo do caminho, o ID do switch é comparado para determinar a porta atribuída. Se o empate persistir, o número da porta local é usado para desempatar, e o switch com o menor número de porta é atribuído como a porta.
Após a seleção de uma porta específica, todas as outras portas do switch que não estejam designadas são bloqueadas. Isso evita loops na rede e garante que o tráfego flua na direção correta.
Em conclusão, compreender o processo pelo qual o Spanning Tree Protocol (STP) seleciona a ponte raiz, a porta raiz e as portas atribuídas e não atribuídas é essencial para evitar loops de rede que podem prejudicar seriamente o desempenho da rede. Loops de rede podem levar a redes lentas ou inoperantes, aumento da congestão e até mesmo falhas na rede. Portanto, implementar o STP — um método amplamente utilizado e eficaz para prevenir loops de rede — é crucial para manter uma rede estável e eficiente.
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