Redundância de LAN (Parte I)

Redundância de LAN (Parte I)

1. Protocolo Spanning Tree (STP)

   • garante que há apenas um caminho lógico entre todos os destinos da rede, bloqueando intencionalmente os caminhos redundantes que podem causar um loop. 
   • O STP garante que há apenas um caminho lógico entre todos os destinos da rede, bloqueando intencionalmente os caminhos redundantes que podem causar um loop. Uma porta é considerada bloqueada quando os dados do usuário são impedidos de entrar ou de sair daquela porta
   • Evita loop de Camada 2
     • Os loops lógicos de Camada 2 podem ocorrer devido à operação natural dos switches, especificamente, o processo de aprendizagem e de encaminhamento. Quando existem vários caminhos entre dois dispositivos em uma rede e não há implementação de spanning tree nos switches, um loop de Camada 2 ocorre.
   • redundância física pode causar
     • Diversos caminhos cabeados entre os switches oferecem redundância física em uma rede comutada. Isso melhora a confiabilidade e a disponibilidade da rede. Ter caminhos físicos alternativos para que os dados trafeguem pela rede possibilita aos usuários acessar recursos de rede, independentemente da interrupção do caminho.
     • Instabilidade do Banco de Dados MAC
       • Os quadros de broadcast são encaminhados por todas as portas do switch, exceto a porta original de entrada. Isso garante que todos os dispositivos em um domínio de broadcast possam receber o quadro. Se houver mais de um caminho para que o quadro seja encaminhado para fora, isso poderá resultar em um loop infinito. Quando um loop ocorre, é possível que a tabela de endereços MAC de um switch altere-se constantemente com as atualizações dos quadros de broadcast, resultando na instabilidade do banco de dados MAC.
     • Tempestade de Broadcast
       • Uma tempestade de broadcast ocorre quando existem tantos quadros de broadcast presos em um loop de Camada 2 que toda a largura de banda disponível é consumida. Consequentemente, não sobra largura de banda para o tráfego legítimo e a rede fica indisponível para a comunicação de dados. Trata-se de uma efetiva negação de serviços.
       • As tempestades de broadcast provocam outras consequências. Uma vez que o tráfego de broadcast é encaminhado através de cada porta em um switch, todos os dispositivos conectados têm que processar todo o tráfego de broadcast que está sendo enviado incessantemente pela rede em loop. Isso pode provocar o mal funcionamento do dispositivo final, tendo em vista os altos requisitos de processamento para manter tamanha carga de tráfego na placa de rede.
       • negação de serviços
     • Transmissões de Vários Quadros
       • quadros duplicados que chegam ao dispositivo destino.
   • IEEE 802.1D STP
     • usa o algoritmo Spanning Tree (STA) para determinar quais portas do switch em uma rede devem ser colocadas em estado blocking para evitar que ocorram loops. O STA designa um único switch como a bridge raiz e a utiliza como o ponto de referência para todos os cálculos do caminho.
     • Todos os switches que participam do STP trocam quadros de BPDU para determinar qual switch tem o ID de bridge (BID) mais baixo na rede. O switch com o BID mais baixo torna-se, automaticamente, a bridge raiz para os cálculos de STA.
     • Depois que a bridge raiz tiver sido determinada, o STA calcula o caminho mais curto até ela. Cada switch usa o STA para determinar que portas bloquear. Enquanto o STA determina os melhores caminhos até a bridge raiz para todas as portas de switch no domínio de broadcast, o tráfego fica impedido de ser encaminhado através da rede. Ao determinar quais portas serão bloqueadas, o STA considera os custos de caminho e porta. Os custos de caminho são estimados usando-se os valores de custo de porta associados às velocidades de porta de cada porta do switch ao longo de um determinado caminho. A soma dos valores de custo de porta determina o custo geral do caminho até a bridge raiz. Se houver mais de um caminho a escolher, o STA escolhe o caminho com o menor custo de caminho.
     • BPDU
       • quadro de mensagens trocadas pelos switches para STP. Cada BPDU contém um BID que identifica o switch que enviou a BPDU. O BID contém um valor de prioridade, o endereço MAC do switch de envio e um ID de sistema estendido opcional. O valor do BID mais baixo é determinado pela combinação desses três campos.
       • quadros da unidade de dados de protocolo de bridge (BPDU) que são usados pelo STP para evitar loops
       •  Após a inicialização de um switch, ele começa a enviar quadros de BPDU a cada dois segundos. Esses BPDUs contêm o BID do switch e o ID da raiz. 
       • A mensagem de BPDU é encapsulada em um quadro Ethernet quando ela é transmitida pela rede
       • contem
         • o BIT do switch
           • identifica o switch que enviou a BPDU.
           • O BID contém um valor de prioridade, o endereço MAC do switch de envio e um ID de sistema estendido opcional. O valor do BID mais baixo é determinado pela combinação desses três campos.
         • o ID da raiz.
           • À medida que os switches encaminham seus quadros de BPDU, os switches adjacentes no domínio de broadcast leem as informações do ID da raiz dos quadros de BPDU. Se o ID da raiz recebido de um BPDU for menor que o ID da raiz no switch de recebimento, então este atualiza seu ID da raiz, identificando o switch adjacente como a bridge raiz.
           • Em seguida, o switch encaminha os quadros de BPDU com o menor ID da raiz para os demais switches adjacentes. Com o tempo, o switch com menor BID acaba sendo identificado como a bridge raiz para a instância do spanning tree.
       • Formato do quadro
         • O algoritmo spanning tree depende da troca de BPDUs para determinar uma bridge raiz.
         • 12 campos
           • Protocol ID
             •  indica o tipo de protocolo que está sendo usado. Esse campo contém o valor zero.
           • Version
             •  indica a versão do protocolo. Esse campo contém o valor zero.
           • essage Type
             • indica o tipo de mensagem. Esse campo contém o valor zero
           • Flags
             • O campo Flags inclui um dos seguintes:  --> O bit de modificação de topologia (TC), que sinaliza uma alteração na topologia se um caminho até a bridge raiz tiver sido interrompido.  -->Bit de confirmação de alteração da topologia (TCA – Topology change acknowledgment), que é definido para reconhecer o recebimento de uma mensagem de configuração com o bit do TC definido.
             • O bit de modificação de topologia (TC
               • sinaliza uma alteração na topologia se um caminho até a bridge raiz tiver sido interrompido. 
             • Bit de confirmação de alteração da topologia (TCA – Topology change acknowledgment)
               •  que é definido para reconhecer o recebimento de uma mensagem de configuração com o bit do TC definido.
           • Root ID
             • indica a bridge raiz, listando a sua prioridade de 2 bytes, seguida pelo ID do endereço MAC de 6 bytes. Quando um switch inicializa-se pela primeira vez, o ID da raiz é o mesmo do ID da bridge. No entanto, à medida que o processo de escolha ocorre, o menor ID de bridge substitui o ID da raiz local para identificar o switch 
           • Cost Path
             •  indica o custo do caminho desde a bridge que envia a mensagem de configuração até a bridge raiz. Cada switch atualiza o campo de custo do caminho, juntamente com o caminho até a bridge raiz.
           • Bridge
             • indica o ID de prioridade e o endereço MAC da bridge que envia a mensagem. Essa identificação permite que a bridge raiz identifique a origem da BPDU e que identifique os diversos caminhos do switch até a bridge raiz. Quando a bridge raiz recebe mais de uma BPDU de um switch com diferentes custos de caminho, sabe que há dois caminhos distintos e usa aquele com o menor custo.
           • Port ID
             • indica o número da porta da qual a mensagem de configuração foi enviada. Esse campo permite que loops criados por diversas bridges conectadas sejam detectados e corrigidos.
           • Message Age
             • ndica a quantidade de tempo decorrido desde que a raiz enviou a mensagem de configuração na qual baseia-se a mensagem de configuração atual.
           • MAx Age
             •  indica quando a mensagem atual de configuração deverá ser excluída. Uma vez que a idade da mensagem atingir a idade máxima, o switch expira a configuração atual e inicia uma nova seleção para determinar uma nova bridge raiz, uma vez que presume que foi desconectado da bridge raiz. Por padrão, esse tempo é de 20 segundos, mas pode ser ajustado para ser entre 6 e 40 segundos.
           • Hello time
             • indica o tempo entre as mensagens de configuração da bridge raiz. O intervalo define por quanto tempo a bridge raiz espera entre o envio das BPDUs de mensagens de configuração. Por padrão, esse tempo é de 2 segundos, mas pode ser ajustado para ser entre 1 e 10 segundos.
           • Forward Delay
             •  campo Forward Delay indica o tempo que as bridges devem aguardar antes de fazerem a transição para um novo estado após uma alteração de topologia. Se uma bridge faz transições muito cedo, é possível que nem todos os links de rede estejam prontos para alterar seu estado, podendo resultar em loops. Por padrão, esse tempo é de 15 segundos para cada estado, mas esse tempo pode ser ajustado para ser entre 4 e 30 segundos.
       • MAC destino de 01:80:C2:00:00:00 - multiast
         • Esse quadro tem um endereço MAC destino de 01:80:C2:00:00:00, que é um endereço multicast para o grupo spanning tree.
         • Quando um quadro é endereçado com o endereço MAC, cada switch configurado para o spanning tree aceita e lê as informações do quadro; todos os outros dispositivos na rede desconsideram o quadro.
       • Propagação de BPDU
         • a prioridade é o fator de decisão inicial quando da escolha de uma bridge raiz. Se as prioridades de todos os switches forem iguais, o dispositivo com o menor endereço MAC torna-se a bridge raiz.
         • 1 - cada switch identifica a si mesmo como a bridge raiz e encaminha os quadros de BPDU para todas as portas do switch
           • Cada switch no domínio de broadcast inicialmente presume que ele é a bridge raiz de uma instância de spanning tree, de modo que os quadros de BPDU enviados contêm o BID do switch local como o ID da raiz. Por padrão, os quadros de BPDU serão enviados a cada dois segundos depois que um switch é iniciado; isto é, o valor padrão do temporizador de Hello no quadro da BPDU é dois segundos. Cada switch mantém as informações locais sobre seu próprio BID, o ID da raiz e o custo do caminho até a raiz.
         • 2 - os switches recebem os BPDUs dos vizinhos ecomparam o ID da raiz do quadro de BPDU com o ID da raiz local.
           • Quando os switches adjacentes recebem um quadro de BPDU, eles comparam o ID da raiz do quadro de BPDU com o ID da raiz local. Se o ID da raiz de BPDU for menor do que o ID da raiz local, o switch atualiza o ID da raiz local e o ID nas mensagens de BPDU. Essas mensagens indicam a nova bridge raiz na rede. A distância até a bridge raiz também é indicada pela atualização do custo do caminho. Por exemplo, se a BPDU foi recebida em uma porta de switch Fast Ethernet, o custo do caminho incrementaria em 19. Se o ID da raiz local for menor que o ID da raiz recebido no quadro de BPDU, este é descartado.
           • Depois que um ID da raiz tiver sido atualizado para identificar uma nova bridge raiz, todos os quadros de BPDU subsequentes enviados a partir daquele switch conterão o novo ID da raiz e o custo atualizado do caminho. Dessa forma, todos os demais switches adjacentes são capazes de ver sempre o ID da raiz mais baixo identificado. À medida que os quadros de BPDU passam entre os demais switches adjacentes, o custo do caminho é continuamente atualizado para indicar o custo total do caminho até a bridge raiz. Cada switch no spanning tree usa os custos de caminho para identificar o melhor caminho possível até a bridge raiz.
           • Quando o S3 recebe uma BPDU do switch S2, o S3 compara o ID da raiz com o quadro de BPDU que ele recebeu. As prioridades são iguais, de modo que o switch é obrigado a examinar a parte do endereço MAC para determinar qual endereço MAC tem um valor mais baixo. Uma vez que o S2 tem um valor de endereço MAC mais baixo, o S3 atualiza o seu ID da raiz com o ID da raiz do S2. Nesse ponto, S3 considera S2 como a bridge raiz
   • Implantações do STP
     • Para comunicar corretamente os conceitos de spanning tree é importante fazer referência à implementação específica ou padrão em contexto
     •  A documentação mais recente do IEEE sobre spanning tree, IEEE-802-1D-2004, diz “O STP foi substituído pelo RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)”; dessa forma, é possível concluir que o IEEE utiliza “STP”para se referir à implementação original de spanning tree e utiliza “RSTP” para descrever a versão de spanning tree especificada no padrão IEEE-802.1D-2004. 
     • RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)
       • IEEE-802.1D-2004
     • MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol
     • Versão Original
       • IEEE 802.1D STP
   • algoritmo Spanning Tree (STA)
     • Custo de Caminho
       • Quando a bridge raiz tiver sido eleita para a instância de spanning tree, o STA inicia o processo de determinação dos melhores caminhos até a bridge raiz de todos os destinos no domínio de broadcast
       • soma dos custos de cada porta + o caminho desde o destino até a bridge raiz.
         •  A informação do caminho é determinada pela soma dos custos de cada porta, junto com o caminho desde o destino até a bridge raiz. Cada “destino” é, na verdade, uma porta de switch.
         • custos de cada porta
           • Os custos de porta padrão são definidos pela velocidade em que a porta opera
           • o custo da porta é configurável
             • Embora as portas de switches tenham um custo de porta padrão associado a elas, o custo da porta é configurável. A capacidade de configurar custos de porta individuais dá ao administrador a flexibilidade de controlar manualmente os caminhos spanning tree até a bridge raiz.
             • S1(config-if)# spanning-tree cost valor
               • valor entre 1 e 200.000.000.
         • Custo do caminho
           • é igual à soma de todos os custos de porta ao longo do caminho até a bridge raiz
             • O custo do caminho é igual à soma de todos os custos de porta ao longo do caminho até a bridge raiz (Figura 3). Os caminhos com o menor custo tornam-se preferenciais e todos os demais caminhos redundantes ficam bloqueados. 
   • Operação do STP
     • 1 - Troca de BPDU para escolher bridge raiz
       • O STA designa um único switch como a bridge raiz e a utiliza como o ponto de referência para todos os cálculos do caminho....escolhida por  meio de um processo de eleição
       •  Todos os switches que participam do STP trocam quadros de BPDU para determinar qual switch tem o ID de bridge (BID) mais baixo na rede. O switch com o BID mais baixo torna-se, automaticamente, a bridge raiz para os cálculos de STA.
       • cada instância de spanning tree (LAN comutada ou domínio de broadcast) tem um switch designado como a bridge raiz. A bridge raiz serve como um ponto de referência para todos os cálculos de spanning tree para determinar os caminhos redundantes a serem bloqueados.
       • Trocam BPDU
       • O switch com menor BID é escolhido como bridge
         • A bridge raiz serve como um ponto de referência para todos os cálculos de spanning tree para determinar os caminhos redundantes a serem bloqueados.
         • BID Contém:
           • O BID é composto de um valor de prioridade, um ID de sistema estendido e o endereço MAC do switch.
           • usado para determinar a bridge raiz em uma rede
           • Prioridade da bridge
             • Uma prioridade de bridge de 0 tem precedência sobre todas as demais prioridades de bridge.
             •  A prioridade do ID de bridge é calculada pela soma do valor de prioridade e do ID de sistema estendido. O ID de sistema estendido é sempre o número da VLAN
             • personalizável
               • pode ser usado para influenciar qual switch se tornará a bridge raiz
               • intervalo é de 0 a 61440
                 • incrementos de 4096
                   •  0, 4096, 8192, 12288, 16384, 20480, 24576, 28672, 32768, 36864, 40960, 45056, 49152, 53248, 57344 e 61440. 
             • Valor padrão 32768
           • ID de Sistema Estendido
             • O valor do ID de sistema estendido é adicionado ao valor de prioridade da bridge no BID a fim de identificar a prioridade e a VLAN do quadro de BPDU.
             • é o ID da VLAN
               • As informações da VLAN são incluídas no quadro de BPDU por meio do ID de sistema estendido.
           • EXPLICAÇÂO
             • o campo de prioridade de bridge tem 2 bytes ou 16 bits de extensão; 4 bits serão utilizados para prioridade de bridge e 12 bits para o ID de sistema estendido, que identifica a VLAN que participa desse processo de STP particular. Usar esses 12 bits para o ID de sistema estendido reduz a prioridade de bridge a 4 bits. Esse processo reserva os 12 bits mais à direita para o ID da VLAN e, à extrema esquerda, 4 bits para a prioridade de bridge. Isso explica por que o valor de prioridade de bridge somente pode ser configurado em múltiplos de 4096, ou 2^12. Se os bits da esquerda forem 0001, então a prioridade da bridge é 4096; se os bits da esquerda forem 1111, a prioridade de bridge é 61440 = (15 x 4096). Os switches das séries Catalyst 2960 e 3560 não permitem a configuração de uma prioridade de bridge de 65536 (= 16 x 4096) porque ela presume a utilização de um 5º bit que não está disponível devido ao uso do ID de sistema estendido.
           • Endereço MAC
             • Quando dois switches são configurados com a mesma prioridade e têm o mesmo ID de sistema estendido, o switch que tem o endereço MAC com o valor hexadecimal mais baixo terá o BID menor.
             • Inicialmente, todos os switches são configurados com o mesmo valor de prioridade padrão. O endereço MAC é, então, o fator decisivo com base no qual o switch irá tornar-se a bridge raiz.
     • 2 - STA calcula o caminho mais curto até a bridge
       • Cada switch usa o STA para determinar que portas bloquear. Enquanto o STA determina os melhores caminhos até a bridge raiz para todas as portas de switch no domínio de broadcast, o tráfego fica impedido de ser encaminhado através da rede.
       • o STA considera os custos de caminho e porta. Os custos de caminho são estimados usando-se os valores de custo de porta associados às velocidades de porta de cada porta do switch ao longo de um determinado caminho. A soma dos valores de custo de porta determina o custo geral do caminho até a bridge raiz. Se houver mais de um caminho a escolher, o STA escolhe o caminho com o menor custo de caminho.
       • determinar que portas bloquear.
         • Ao determinar quais portas serão bloqueadas, o STA considera os custos de caminho e porta. Os custos de caminho são estimados usando-se os valores de custo de porta associados às velocidades de porta de cada porta do switch ao longo de um determinado caminho.
         • A soma dos valores de custo de porta determina o custo geral do caminho até a bridge raiz. Se houver mais de um caminho a escolher, o STA escolhe o caminho com o menor custo de caminho.
       • bloqeuio de porta para eleição do melhor caminho
         • O algoritmo de spanning tree (STA) usa a bridge raiz como o ponto de referência e, em seguida, determina quais portas bloquear com base no custo do caminho. A porta com o custo de caminho mais baixo tem a preferência. Se os custos de porta forem iguais, o spanning tree comparará os BIDs. Se os BIDs forem iguais, então as prioridades das portas serão usadas no desempate
         • 1 - custo do caminho ou
         • 2 - comparará os BIDs ou
           • Se os custos de porta forem iguais, o spanning tree comparará os BIDs
         • 3 - prioridades das portas
           •  Se os BIDs forem iguais, então as prioridades das portas serão usadas no desempate
           • valor de prioridade da porta padrão é 128
             •  O STP agrega a prioridade da porta ao número da porta para romper com as ligações.
             • a porta raiz é a porta de número mais baixo ligada ao switch raiz 
     • 3 - atribui funções de porta às portas de switch
       • Quando o STA tiver determinado quais caminhos são mais desejáveis em relação a cada switch, ele atribui funções de porta às portas de switch que participam.
       • Portas raiz
         •  As portas de switch mais próximas da bridge raiz.
         • a porta raiz é a porta de número mais baixo ligada ao switch raiz quando há mais de uma ligaçao entre os swithe
       • Portas designadas
         • Todas as portas não raiz que têm permissão para encaminhar o tráfego na rede
         • Se a extremidade de um tronco for uma porta raiz, a outra extremidade será uma porta designada. Todas as portas na bridge raiz são portas designadas.
       • Portas alternativas e portas de backup
         • As portas alternativas e as portas de backup são configuradas para ficar em um estado blocking para evitar loops
         • As portas alternativas são selecionadas apenas nos links de tronco em que nenhuma extremidade é uma porta raiz
       • Portas desativadas
         • Uma porta desativada é uma porta de switch que está fechada.
   • S1# show spanning-tree
     • Para verificar a porta e o custo do caminho até a bridge raiz, digite o comando 
   • Variedades
     • STP(Spanning Tree Protocol)
       •  fornece uma topologia sem loops em uma rede de links redundantes
       • Nenhum compartilhamento de carga é possível. Um uplink deve bloquear todas as VLANs. A CPU é poupada. Somente uma instância de spanning tree deve ser computada.
       • IEEE 802.1D
       • CST (Common Spanning Tree)
         • presume uma instância de spanning tree para toda a rede comutada, independentemente do número de VLANs.
       • uma instância de spanning tree do padrão IEEE 802.1D para toda a rede comutada, independentemente do número de VLANs
       • requisitos de CPU e memória para essa versão são mais baixos
       • como há apenas uma instância, há apenas uma bridge raiz e uma árvore
       • tráfego de todas as VLANs flui pelo mesmo caminho, que pode resultar em fluxos de tráfego não otimizados
       • é lenta para convergir
       • BPDUs do tipo 0, versão 0
     • PVST+
       •  fornece uma instância separada de spanning tree 802.1D para cada VLAN configurada na rede
       • Com o PVST+ é possível uma porta de tronco em um switch estar bloqueando uma VLAN sem estar bloqueando as demais VLANs
       • Uma instancia de de 802.1D para cada vlan
         •  fornece uma instância separada de spanning tree 802.1D para cada VLAN configurada na rede
         • Uma instância de spanning tree para cada VLAN mantida pode significar um desperdício considerável de ciclos de CPU para todos os switches na rede (além da largura de banda que é usada para cada instância enviar sua própria BPDU). Isso somente seria um problema se um grande número de VLANs fosse configurado.
         • suporta PortFast
         • suporta UplinkFast
           • os recursos proprietários legados da Cisco, UplinkFast e BackboneFast, não são descritos neste curso. Esses recursos foram substituídos pela implementação do Rapid PVST+, que incorpora esses recursos como parte da implementação do padrão RSTP.
         • suporta BackboneFast
           • os recursos proprietários legados da Cisco, UplinkFast e BackboneFast, não são descritos neste curso. Esses recursos foram substituídos pela implementação do Rapid PVST+, que incorpora esses recursos como parte da implementação do padrão RSTP.
         • BPDU Guard
         • filtro BPDU
         • root guard
         • loop guard
       • exige mais requisitos da CPU e memória
       • considera bridges raiz para cada VLAN
       • permite que o spanning tree seja otimizado para o tráfego de cada VLAN
       • convergência semelhante a do 802.1D. Entretanto, a convergência é por VLAN.
       • Fornece uma instância separada do padrão 802.1w por VLAN
       • Propriedade da cisco
       • pode ser usado para implementar o balanceamento de carga de Camada 2
       • Estados de porta
         • asseguram que nenhum loop seja criado durante a criação do spanning tree lógico
         • Bloqueio
           • porta alternativa e não participa do encaminhamento de quadros
             • A porta recebe quadros de BPDU para determinar o local e o ID da raiz do switch da bridge raiz e quais funções de porta cada porta de switch deverá assumir na topologia final ativa do STP.
         • Escuta
           • Ouve o caminho até a raiz
             • O STP determinou que a porta pode participar do encaminhamento de quadros de acordo com os quadros de BPDU que o switch tiver recebido até o momento. Nesse ponto, a porta do switch não apenas recebe os quadros de BPDU, mas também transmite seus próprios quadros de BPDU e informa os switches adjacentes de que a porta do switch está se preparando para participar da topologia ativa.
         • Aprendizagem
           • Aprende endereços MAC
             • Aprende endereços MAC. A porta se prepara para participar do encaminhamento de quadros e começa a preencher a tabela de endereços MAC.
         • Encaminhamento
           • A porta é considerada parte da topologia ativa
             • Encaminha quadros de dados e envia e recebe quadros de BPDU.
         • Desativado
           • A porta de Camada 2 não participa do spanning tree e não encaminha quadros
             • O estado disabled é definido quando a porta do switch é desativada administrativamente.
         • S1# show spanning tree summary
           • o número de portas em cada um dos vários estados (blocking, listening, learning ou forwarding) pode ser exibido com o comando
       • etapas para fornecer uma topologia de rede lógica sem loops:
         • 1 - Escolher uma bridge raiz
           • Somente um switch pode atuar como a bridge raiz (para uma determinado VLAN). A bridge raiz é o switch com o menor ID de bridge. Na bridge raiz, todas as portas são portas designadas (em especial, nenhuma porta raiz).
         • 2 - Selecionar a porta raiz (root port) em cada bridge não raiz
           • O STP estabelece uma porta raiz em cada bridge não raiz. A porta raiz é o caminho de menor custo desde a bridge não raiz até a bridge raiz, indicando a direção do melhor caminho até a bridge raiz. As portas raiz normalmente ficam no estado forwarding.
         • 3 - Selecionar a porta designada (designated port) em cada segmento
           • Em cada link, o STP estabelece uma porta designada. A porta designada é selecionada no switch que tem o caminho de menor custo até a bridge raiz. As portas designadas normalmente ficam no estado forwarding, encaminhando tráfego para o segmento.
         • 4 - As demais portas da rede comutada são portas alternativas (alternate ports)
           • As portas alternativas ficam normalmente no estado blocking, para quebrar de forma lógica a topologia de loop. Quando uma porta está no estado blocking, ela não encaminha o tráfego, mas ainda pode processar mensagens de BPDU recebidas.
       • o ID de sistema estendido do switch assegura que cada switch tenha um BID exclusivo para cada VLAN.
         • Por exemplo, o BID padrão da VLAN 2 seria 32770 (prioridade da bridge 32768, mais o ID de sistema estendido de 2). Se nenhuma prioridade tiver sido configurada, cada switch terá a mesma prioridade padrão e a escolha da raiz de cada VLAN será baseada no endereço MAC. Esse método é uma maneira aleatória de selecionar a bridge raiz.
     • 802.1D-2004 X 802.1D-1998
       • Os switches Cisco que funcionam em versões mais novas do IOS, como switches Catalyst 2960 com IOS 15.0, executam o PVST+ por padrão, mas incorporam muitas das especificações do padrão IEEE 802.1D-1998 neste modo (como portas alternativas em vez das anteriores portas não designadas); porém, para executar o Rapid spanning tree em um desses switches, será necessário configurar explicitamente para o modo de Rapid spanning tree
       • 802.1D-2004
         • versão atualizada do STP padrão
           • incorpora o padrão IEEE 802.1w.
       • 802.1D-1998
         • inclui a implementação original do algoritmo de spanning tree
     • RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)
       • um switch que executa o RSTP pode comunicar-se diretamente com um switch que executa o 802.1D STP original.
       • fornece uma convergência mais rápida que o STP
       • ainda fornece uma única instância de STP
       • IEEE 802.1w
       • não lida com as questões de fluxo de tráfego insuficiente
       • os requisitos de uso da CPU e da memória desta versão são um pouco maiores do que os do CST, mas menores do que aqueles de RSTP+.
       • substitui o 802.1D original, ao mesmo tempo que mantém a compatibilidade com versões anteriores.
         • Muito da terminologia e a maioria dos parâmetros do 802.1D original permanecem inalterados. Além disso, o 802.1w pode ser revertido para o 802.1D legado para operar em conjunto com switches legados de acordo com a porta. Por exemplo, o algoritmo spanning tree do RSTP escolhe uma bridge raiz da mesma forma que o 802.1D original.
       • O RSTP mantém o mesmo formato de BPDU que o IEEE 802.1D original, exceto que o campo de versão está definido como 2 para indicar o RSTP e o campo das flags utilizam todos os 8 bits
       • O RSTP pode confirmar ativamente se uma porta pode fazer transições de forma segura para o estado forwarding, sem ter que confiar em qualquer configuração do temporizador
       • BPDUs do tipo 2, versão 2
     • Rapid PVST+
       • O Rapid PVST+ é simplesmente a implementação da Cisco de RSTP por VLAN. Com Rapid PVST+, uma instância independente de RSTP é executada para cada VLAN
       • aprimoramento do RSTP
         • usa o PVST+
         • fornece uma instância separada do 802.1w por VLAN
           • suporta PortFast
           • suporta BPDU Guard
           • suporta filtro BPDU
           • suporta root guard
           • suporta loop guard
       • Propriedade da cisco
       • trata de problemas de convergência e dos problemas de fluxo de tráfego insuficiente.
       • tem os maiores requisitos de CPU e de memória.
     • MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol)
       • inspirado no MISTP (Multiple Instance STP – STP de instância múltipla)
       • mapeia diversas VLANs dentro da mesma instância do spanning tree
         •  fornece até 16 instâncias de RSTP e combina várias VLANs com a mesma topologia física e lógica em uma instância comum de RSTP
         • Até 16 instancias que suportam
           • PortFast,
           • BPDU Guard
           • filtro BPDU
           • root guard
           • loop guard
       • IEEE 802.1s
       • Para reduzir o número de instâncias de STP necessárias, o MSTP mapeia várias VLANs que têm os mesmos requisitos de fluxo de tráfego dentro da mesma instância de spanning tree.
     • MST
       • A implementação de MSTP da Cisco, que fornece até 16 instâncias de RSTP (802.1w) e combina várias VLANs com a mesma topologia física e lógica em uma instância de RSTP comum
         • PortFast
         • BPDU Guard
         • filtro BPDU
         • root guard
         • loop guard.
       • Os requisitos da CPU e da memória desta versão são menores do que aqueles do Rapid PVST+, mas maiores do que os do RSTP.
     • O padrão para switches Cisco Catalyst é PVST+
       • fica com uma convergência muito mais lenta depois de uma alteração de topologia, em comparação ao Rapid PVST+.

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