Entenda e mitigue loops de rede

O Spanning Tree Protocol (STP) ajuda a criar uma topologia sem loops em redes comutadas. A pergunta que devemos nos fazer é:

• O que causa um loop em uma rede?

Loops são introduzidos em uma rede quando adicionamos redundância, criando múltiplos caminhos entre dois pontos. Isso pode fazer com que os dados circulem indefinidamente, causando problemas graves, como degradação de desempenho, bloqueios inesperados de portas, interrupções completas da rede e até falhas nos dispositivos.

Quando há um loop, os switches continuam encaminhando pacotes repetidamente até que uma das seguintes situações ocorra:

• O loop é corrigido ao desconectar um dos cabos.

• Os switches travam devido ao excesso de tráfego.

• Os quadros Ethernet, que não possuem um campo TTL (Time to Live), continuam circulando indefinidamente.

Esse comportamento também afeta o tráfego “BUM” — broadcast, unicast desconhecido e multicast.

BPDU

Os switches que utilizam o STP trocam informações por meio de mensagens especiais chamadas BPDU (Bridge Protocol Data Unit, ou Unidade de Dados de Protocolo de Ponte).

Formação da Árvore

O processo de formação da árvore segue estas etapas:

• Eleição do switch raiz: Todas as portas do switch raiz estarão no estado de encaminhamento (forwarding).

• Switches não-raiz: Cada switch não-raiz deve encontrar o caminho mais curto até o switch raiz e eleger uma porta raiz (root port). - Isso acontece atraves do CUSTO

• Outras portas: Todas as portas que recebem BPDUs (indicando a presença de um loop) passam por um processo de eleição para determinar se serão portas de encaminhamento ou bloqueio, eliminando o loop.

Switch Raiz

O switch raiz é aquele com o menor identificador de ponte (bridge ID), composto por prioridade + endereço MAC.

Switches Não-Raiz

Todos os switches não-raiz devem encontrar o caminho mais curto até o switch raiz. Como isso é feito? O STP atribui custos a cada interface com base na sua velocidade. A interface com o menor custo até o switch raiz é designada como a porta raiz, que encaminha o tráfego.

As demais portas dos switches não-raiz decidem se encaminharão tráfego ou serão bloqueadas para evitar loops. Todas as portas que recebem BPDUs passam por esse processo de eleição para determinar seu estado.

Processo de Desempate

Quando o STP precisa tomar uma decisão, ele segue esta ordem de critérios:

1. Menor custo até o switch raiz: Quando um switch recebe múltiplos BPDUs, ele escolhe a interface com o menor custo até o switch raiz como a porta raiz.

   

2. Menor ID de ponte do remetente: Se um switch está conectado a dois outros switches que oferecem o mesmo custo até o switch raiz, ele escolhe a interface conectada ao switch com o menor ID de ponte como a porta raiz.

   

3. Menor ID de porta do remetente: Se um switch possui duas interfaces conectadas ao mesmo switch e o custo até o switch raiz é igual, ele escolhe a interface com o menor número como a porta raiz.

   

Tabela de Custos de Porta por Velocidade de Interface

Nota: Os custos acima seguem o padrão IEEE 802.1D, amplamente implementado em dispositivos de rede. Algumas switches modernas podem suportar velocidades mais altas (como 25 Gbps, 40 Gbps ou 100 Gbps) com o mesmo custo mínimo de 10 Gbps.

O STP atribui custos às portas para determinar o caminho mais eficiente para os dados na rede. Custos menores são preferidos, o que significa que links de maior velocidade são priorizados.

Melhores Práticas para Evitar Loops na Rede

Para garantir a estabilidade da rede e prevenir loops, siga estas recomendações:

1. Priorize switches centrais no STP: Configure as prioridades do STP para garantir que o switch raiz seja o mais confiável. Isso otimiza os caminhos de dados e bloqueia links redundantes adequadamente.

2. Ative proteção contra loops: Configure a proteção contra loops nas portas dos switches para desativá-las automaticamente quando um loop for detectado.

3. Manutenção regular: Inspecione e substitua cabos defeituosos. Negociações de link inadequadas podem causar mudanças de prioridade no STP (flapping), resultando em problemas persistentes de conectividade.

Espero que esta revisão rápida do STP tenha sido útil! Há sempre mais a explorar, mas com essas informações, você tem uma base sólida para diagnosticar e interpretar resultados de análises.

Até a próxima!