Backbone Fast de Cisco: Teoría y comandos de configuración

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Backbone Fast de Cisco: Teoría y comandos de configuración

Backbone Fast es una función propietaria de Cisco que, una vez habilitada en todos los switches de una red de Bridge, permite que un Switch ahorre hasta 20 segundos (max_age, intervalo máximo) cuando se recupera de una falla de link indirecto. 

Después de una revisión rápida de algunos fundamentos de STP (Spanning-Tree Protocol), podrá ver el escenario de falla exacto al que se aplica la función Backbone Fast y cómo configurarlo para los switches Catalyst que ejecutan el software CatOS y Cisco IOS®. 

Switches Cisco Catalyst que usan esta característica

La información que contiene este documento se basa en las siguientes versiones de software y hardware.

• Catalyst 2950 Series Switch que funcionan con el Cisco IOS Software Release12.1(6)EA2 y posterior
• Catalyst 3550 Series Switch que funcionan con el Cisco IOS Software Release12.1(4)EA1 y posterior
• Catalyst 4000 Series Switch que ejecutan CatOS 5.1(1a) y posterior
• Switches de las 4500/4000 Series del Catalyst que funciona con el Cisco IOS Software Release 12.1(8a)EW y Posterior
• Series Switch del Catalyst 5500/5000 que funcionan con la versión CatOS 4.1(1) y posterior
• Catalyst 6500/6000 Series Switch que funcionan con la versión CatOS 5.1(1)CSX y posterior
• Catalyst 6500/6000 Series Switch que funcionan con el Cisco IOS Software Release 12.0-7XE y Posterior 

BPDUs y como compararlos

Las Unidades (BPDU) se pueden clasificar estrictamente por los campos que llevan. 

Entre estos campos están el Root Bridge ID, el costo del trayecto a la raíz, y el ID de Bridge de envío. Un BPDU se considera mejor que otro BDPU por estas razones:

• Cuando un BPDU lleva un mejor Root Bridge ID que otro. Cuanto más bajo es el valor, mejor.
• Cuando los valores de ID del puente raíz son iguales, entonces es mejor el BPDU con el costo de trayecto más bajo a la raíz.
• Cuando los valores de ID de Root Bridge son iguales y los costes a la raíz son lo mismo, después el BPDU con el mejor ID de Bridge de envío es mejor. Cuanto más bajo es el valor, mejor.

Hay otras variables que entonces pueden actuar como elementos para desempate. 

Sin embargo, cuanto mejor sea un BPDU, mejor es el acceso al Root Bridge.

Un Bridge que recibe un mejor BPDU en un puerto que el que él envía, pone este puerto en el modo de bloqueo a menos que sea su puerto raíz. 

Esto significa que en el segmento conectado a este puerto existe otro puente que constituye un puente designado. Un Bridge guarda el valor del BPDU en un puerto enviado por el Bridge designado actual.  

¿Cómo se recupera STP de una falla de link indirecto?

A continuación se ilustra cómo el STP se comporta cuando tiene que recalcular después de una falla de link indirecto, es decir, cuando un Bridge tiene que cambiar el estatus de algunos de sus puertos debido a un error en un link que no está directamente conectado a él.  

Considere este diagrama, que implica tres Switches R, B, y S en una topología de malla completa. Asuma que R es el Root Bridge y B es el Root Bridge de backup. S bloquea su puerto P y B es el Bridge designado para el link L3. 

1. Si link L1 se interrumpe, el switch B detecta inmediatamente el error y asume que es el puente raíz. Comienza a enviar los BPDU a S y demanda ser la nueva raíz de la topología. 
2. Cuando S recibe esta nueva BPDU desde B, se da cuenta de que es inferior a la que ya tiene almacenada para el puerto P y la ignora.
3. Después de que expire el temporizador del max_age (20 segundos por defecto), el BPDU almacenado en S para el puerto P expira. El puerto cambia  inmediatamente al estado STP "escuchar" y S comienza a enviar su mejor BPDU a B.
4. Tan pronto como B recibe el BPDU de S, detiene el envío de su BPDU.
5. El puerto P pasa al estado de "reenvío" a través de los estados de "escuchar" y "aprender". Esto requiere el doble del valor fw_delay, un tiempo adicional de 30 segundos. La conectividad total entonces se restablece.

El tiempo que total que fue necesario para recuperarse de esta falla de link indirecto fue el valor del max_age (20 segundos) más dos veces el valor fw_delay (2x15 segundos ) . Esto es 50 segundos con los parámetros predeterminados. 

La característica del Backbone Fast propone ahorrar el max_age (20 segundos). 

Para hacer esto, expira el temporizador inmediatamente después que el puerto recibe los BPDU inferiores.

Mejoras en Backbone (Troncal principal) rápidas en STP estándar

Con el ejemplo anterior, el STP invalida la información que llega a ser incorrecta debido a una falla de link indirecto. Para hacer esto, espera pasivamente el max_age. Para librarse del retardo del max_age, el Backbone Fast introduce dos mejoras:

1. La capacidad de detectar una falla de link indirecto lo antes posible. Esto se logra siguiendo los BPDU inferiores que un Bridge designado envía cuando experimenta una falla de link directo.
2. Introduce un mecanismo que permite un control inmediato si la información de BPDU almacenada en un puerto es todavía válida. Esto se implementa mediante una nueva unidad de datos del protocolo (PDU) y el Root Link Query, explicados en este documento, el RLQ PDU.

Detección de fallas de link indirecto

Si un BPDU inferior se recibe en un puerto de nuestro Bridge designado, después este Bridge se tiene:

1. Perdió el enlace hacia el puente raíz y comienza a publicar una raíz con un Bridge ID más alto, una raíz peor que las almacenadas en los otros equipos.
2. O bien, el trayecto a la raíz ha aumentado por encima del valor almacenado.

1 - En este caso, el Switch B pierde conexión al Root R y envía un BPDU con su propio BID como Root, costo del enlace en 0 y el BridgeID en B. Este es inferiór al que el Switch S tenía almacenado, porque el BID de R es mejor que B.

2 - En este caso, B todavía tiene a R como Root, pero la falla implica que el costo del enlace crezca de 10 a 100. Entonces el BPDU enviado es, nuevamente, inferior al que estaba almacenado en S.


La conducta habitual según las especificaciones del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) es simplemente : ignorar cualquier BPDU inferior. 

El Backbone Fast lo utiliza porque tan pronto como se reciba uno, es cierto que un error ocurrió en la trayectoria a la raíz y que se debe expirar por lo menos un puerto.

Nota: Una falla de link indirecto puede suceder sin ninguna generación del BPDU inferior en la red. Simplemente agregue un hub en el diagrama anterior: 

La falla de link ocurre entre el Root Bridge R y el concentrador. B no detecta que el link va abajo y espera el max_age antes de que demande ser la nueva raíz. 

Recuerde que el mecanismo trabaja solamente si un Bridge detecta una falla de link directo.

Sólo realiza el seguimiento de BPDU inferiores enviadas por el puente designado. Dado que ésta es la BPDU que está almacenada en el puerto. 

Si, por ejemplo, un Bridge nuevamente insertado comienza a enviar el BPDU inferior, no comienza la característica del Backbone Fast. 

Reacción frente a fallas de links indirectas 

Cuando un BPDU inferior se detecta en un puerto no designado, la segunda fase de Backbone Fast se acciona. En vez del max_age pasivo que espera para expirar los puertos que se pueden afectar por la falla, participan de un modo proactivo y los prueban inmediatamente mediante el RLQ PDU.

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