Salve a tutti i lettori e buona Domenica, oggi analizzerò il protocollo Rapid Spanning Tree 802.1W, capiremo il suo funzionamento i nuovi ruoli di porta introdotti rispetto allo Spanning Tree (802.1D), e la sua configurazione con un esercizio di laboratorio Packet Tracer. Il Rapid Spanning Tree può essere visto semplicemente come una evoluzione del protocollo Spanning Tree e non come una rivoluzione. La terminologia primaria rimane la stessa e molti parametri sono rimasti identici allo Spanning Tree originale.

Rapid Spanning Tree è caratterizzato solamente da tre stati di porta : Discarding, Learning e Forwarding. A differenza di 802.1d, il nuovo protocollo racchiude gli stati Disabled, Blocking e Listening in uno solo denominato Discarding. Gli altri stati sono ben noti, abbiamo il Learning che consente alla porta di apprendere il mac address del device connesso, ma non di inoltrare frame, ed il Forwarding che permette alla porta di apprendere e inoltrare frame.

Piccole differenze tra 802.1d ed 802.1w risiedono anche in due flag nell’intestazione del messaggio di protocollo BPDU. Il messaggio BPDU utilizza ora anche i campi TC (Topology Change) e TC Ack (Topology Acknowledgment).

Gli switch che partecipano alla costruzione di una topologia loop free di spanning-tree, utilizzano BPDU per elegere il root bridge, determinare path ridondati, bloccare porte per prevenire loop, notificare cambiamenti alla topologia del network e monitorare lo stato dell’abero logico.

In rapid spanning tree (802.1w) cambia la versione del BPDU ora di tipo 2 (version 2), questo comporta che gli switch che utilizzano 802.1d ignoreranno i pacchetti BPDU originati da apparati con 802.1w attivo.

Dagli stati passiamo ora ai ruoli che diventano variabili per ogni porta. Le porte root e designated (porta in forwarding che forma il percorso unico di inoltro frame nella topologia switchted ridondata) rimangono tali. Le porte blocking sono suddivise in backup ed alternate. L’algoritmo spanning tree (STA di seguito) determina il ruolo di porta attraverso lo scambio dei messaggi di protocollo BPDU, in poche parole il protocollo BPDU confronta e determina i vari percorsi stabilendo i ruoli di porta.

Vediamo di seguito i vari ruoli :

• Root Port : Le root port rappresentano le porte direttamente connesse al root bridge, ovvero lo switch a capo della topologia dell’abero logico dello spanning tree. Il root bridge spedisce pacchetti BPDU per confrontare le porte ed assegnarne i ruoli.
• Designated Port : Una porta è designata al forwarding se inoltra la migliore BPDU (in termini di costo) nel segmento dov’e’ connessa. Ogni segmento deve avere un solo path di instradamento
• Alternate e BackUP : Questi due ruoli corrispondono al ruolo Blocking di 802.1d. Una porta blocked non instrada pacchetti e non può essere designated o root port. Le porte blocked ricevono BPDU e devono assolutamente contiuare a riceverle per rimanere tali. Se una porta blocked dovesse smettere di ricevere BPDU, può riattivarsi e creare pericolosi loop e black hole sulla rete. Le porte alternate rappresentano un percorso alternativo verso il root bridge, qualora le root port dovessero smettere di funzionare. La porte in backup offrono un percorso alternativo pronto per le porte designated, qualora quest ‘ultime dovessero cessare di funzionare. I ruoli alternate e backup rappresentano il reale vantaggio di 802.1w rispetto alla precedente specifica 802.1d, potendo contare su percorsi ridondati “in stand by”, evitando il ricalcolo della topologia logica dei percorsi a livello 2.

Transizione rapida allo stato di Forwarding :

Il protocollo 802.1w ha il merito di aver apportato altre importanti migliorie volte a velocizzare la convergenza degli stati di porta. A differenza del modello precedente, rapid spanning tree introduce le porte Edge, permettendo alle porte direttamente connesse agli host di convergere in tempo reale senza dover rispettare passivamente i timers del protocollo. Ovviamente una porta collegata direttamente ad un host non può formare un loop di rete, quindi non ha senso farla partecipare allo spanning tree. Una porta Edge non genera cambiamenti di topologia (BDPU TC), e può cambiare il suo stato qualora dovessere ricevere una BPDU (sinonimo che la porta non è più direttamente collegata ad un host bensì ad un altro apparato di swtching che esegue RST).

IOS CLI per abilitare il portfast :

• R#conf t
• R#(config)interface fastethernet 0/24
• R#(config-if)switchport host (macro che abilita il portfast sulla porta).

Propagazione al cambio della topologia :

Quando uno switch riceve una BPDU con il bit TC impostato a 1 vengono eseguite le seguenti operazioni :

• Lo switch pulisce la tabella mac-address appresa da tutte le porte, tranne la porta che ha ricevuta il BPDU TC.
• Lo switch inizia il TC propagando la BPDU TC su tutte le porte designated e root.

Nel secondo punto incontriamo un’altra differenza sostanziale con il protocollo spanning tree 802.1d, quest’ultimo infatti prevede che, in fase di cambio della topologia il primo step consista nel comunicare il cambio al root bridge, il quale, dopo aver appreso il cambiamento all’albero della topologia, esegua il flooding di pacchetti BPDU verso tutti gli altri switch. In RSTP avviene il contrario, ovvero tutti gli switch possono iniziare il flooding dei pacchetti BPDU TCN attraverso i propri vicini interconnessi direttamente.

Dopo una breve analisi dei concetti fondamentali del protocollo 802.1w, vi propongo un laboratorio di complessità media (valida per il percorso CCNA), nel quale dovrete :

• Verificare la configurazione default a livello 2
• Abilitare RSTP
• Configurare il root bridge primario e secondario.

Il file della topologia Packet Tracer è disponibile a questo indirizzo, ed include come di consueto anche la guida .doc che vi guiderà nello svolgimento del laboratorio step by step.