PJI11103: LANs e Caminhos Fechados

• Capítulo 16 do livro "Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3a ed.", de Behrouz Forouzan.
• Capítulo 5 do livro "Redes de computadores e a Internet, Uma abordagem Top-Down. 5a edição, de James Kurose.
• Capítulo 4 do livro "Redes de Computadores, 4a ed.", de Andrew Tanenbaum.

Outros materiais:

• Uma animação sobre STP.
• STP na Wikipedia
• Um texto explicativo sobre STP

No laboratório de Redes 2, um certo dia um aluno acidentalmente pegou um cabo e ligou em duas tomadas de rede. Quer dizer, ele fez algo assim com um dos switches da rede:

Para ver a consequência dessa ação aparentemente inocente, experimente reproduzi-la no laboratório, e analise o que aocnteceu.

Atividade

Realize este experimento sobre caminho fechado na LAN.

O problema dos ciclos (caminhos fechados) em uma rede local ethernet

A interligação acidental de duas portas de um switch cria um ciclo na rede local (loop). Mas isso pode ser feito também de forma intencional, pois em LANs grandes pode ser desejável ter enlaces redundantes, para evitar que a interrupção de um enlace isole parte da rede. A existência de interligações alternativas portanto é algo que pode ocorrer em uma rede local, seja por acidente ou com a finalidade de conferir algum grau de tolerância a falhas na infraestrutura da rede. Um caso em que uma rede possui um ciclo intencionalmente colocado pode ser visto na LAN abaixo:

Apesar de desejável em algumas situações, uma topologia de rede com caminhos fechados, como visto na figura acima, não pode ser instalada sem alguns cuidados. Uma rede como essa trancaria devido a um efeito chamado de tempestade de broadcasts (broadcast storm). Isso acontece porque, ao receber um quadro em broadcast, um switch sempre o retransmite por todas as demais portas. Para que a rede acima funcione como esperado, uma ou mais portas de switches precisarão ser desativadas de forma que o caminho fechado seja removido. Ter que fazer isso manualmente tira o sentido de ter tal configuração para tolerância a falhas (e não impede um "acidente" como aquele descrito no início desta secão), por isso foi criado o protocolo STP (Spanning Tree Protocol, definido na norma IEEE 802.1d) para realizar automaticamente essa tarefa.

• Uma animação sobre STP
• ... e várias animações sobre STP

Atividade

Vamos realizar um experimento para entender melhor como funciona o STP. Isso nos dará base para aplicá-lo no caso da rede da escola (o que faremos na pŕoxima aula).

Usem este arquivo de configuração do Netkit para o experimento:

Configuração do netkit

sw1[type]=switch sw2[type]=switch sw3[type]=switch sw4[type]=switch pc1[type]=generic pc2[type]=generic pc3[type]=generic pc4[type]=generic # Ativação do STP nos switches sw1[stp]=on sw2[stp]=on sw3[stp]=on sw4[stp]=on sw1[eth0]=sw1-sw2 sw1[eth1]=sw1-port1 sw1[eth2]=sw1-sw3 sw1[eth3]=sw1-sw4 sw2[eth0]=sw1-sw2 sw2[eth1]=sw2-port1 sw2[eth2]=sw2-sw3 sw2[eth3]=sw2-sw4 sw3[eth0]=sw1-sw3 sw3[eth1]=sw3-port1 sw3[eth2]=sw2-sw3 sw3[eth3]=sw3-sw4 sw4[eth0]=sw1-sw4 sw4[eth1]=sw2-sw4 sw4[eth2]=sw3-sw4 sw4[eth3]=sw4-port4 pc1[eth0]=sw1-port1:ip=192.168.0.1/24 pc2[eth0]=sw2-port1:ip=192.168.0.2/24 pc3[eth0]=sw3-port1:ip=192.168.0.3/24 pc4[eth0]=sw4-port4:ip=192.168.0.4/24

Switches e STP (Spanning Tree Protocol) no Netkit

... ver também:

• timers do STP (hello e max-age), que influenciam o tempo de convergência do protocolo