Optimización de Spanning Tree Protocol: Configuración del Root Bridge y RSTP en Switches

Configuración del Switch Raíz (Root Bridge)

Para prevenir problemas de topología en redes conmutadas, como bucles o elecciones subóptimas del Root Bridge, es necesario llevar a cabo dos acciones fundamentales:

1. Configurar un switch adecuado como el Root Bridge principal.
2. Configurar otro switch como Root Bridge de respaldo (secondary root) en caso de que el principal falle.

Como punto de referencia común, ambos dispositivos deberían estar ubicados estratégicamente, preferiblemente cerca del centro de la red. Por ejemplo, un switch de capa de distribución podría desempeñar un mejor papel que uno en la capa de acceso. En caso de tener una red plana, un switch cercano a la granja de servidores sería una opción idónea como Root Bridge.

Métodos de Configuración del Root Bridge en Switches Catalyst

Para configurar un switch Cisco Catalyst como Root Bridge, se pueden utilizar los siguientes métodos:

• Configuración manual de la prioridad: Se asigna manualmente un valor de prioridad más bajo que el del resto de switches para asegurar que gane la elección. Obviamente, se debe conocer el valor de prioridad de todos los demás switches. El comando para esta acción es:

  Switch(config)# spanning-tree vlan vlan-list priority bridge-priority

  El valor bridge-priority es por defecto 32768, pero el rango de configuración va desde 0 a 65535. Si está habilitado el system ID extendido de STP, la prioridad efectiva será 32768 más el número de VLAN. En este último caso, el rango configurable estará comprendido entre 0 y 61440, pero sólo se podrán utilizar múltiplos de 4096. Cuanto más baja sea la prioridad, mayor será la probabilidad de ser elegido Root Bridge. Los switches Catalyst suelen ejecutar una instancia de STP por cada VLAN (PVST+), por lo que siempre se debería configurar un Root Bridge apropiado para cada VLAN relevante. El siguiente comando configura la prioridad para la VLAN 5 y la VLAN 100 a un valor de 4096:

  Switch(config)# spanning-tree vlan 5,100 priority 4096

• Configuración mediante macro (comando root): Es posible hacer que el propio switch determine la prioridad adecuada para ser el Root Bridge basándose en las condiciones del resto de los switches de la red. Para llevar a cabo esta función se utiliza el siguiente comando:

  Switch(config)# spanning-tree vlan vlan-id root {primary | secondary} [diameter diameter]

  Este comando es una macro que ejecuta otros comandos internamente. El switch busca en la topología activa quién es el Root Bridge actual y se autoconfigura una prioridad menor. Al utilizar el parámetro primary, el switch intenta convertirse en el Root Bridge principal (utiliza una prioridad de 24576 por defecto). Con el parámetro secondary, el switch se configura como Root Bridge de respaldo (utiliza una prioridad de 28672 por defecto).

Mejora del Coste de la Ruta Raíz (Root Path Cost)

El Root Path Cost para cada puerto en un switch es determinado por los costes acumulativos a medida que las BPDUs (Bridge Protocol Data Units) viajan desde el Root Bridge. Cuando un switch recibe una BPDU, el coste del puerto receptor se suma al Root Path Cost contenido en esa BPDU. El valor de coste por defecto de un puerto es inversamente proporcional a su ancho de banda, aunque este valor es configurable.

Antes de modificar el coste de los puertos (spanning-tree cost), se debería calcular cuidadosamente el Root Path Cost de todos los enlaces alternativos. Estos cambios deben hacerse con mucha precaución para evitar elecciones de ruta no deseadas.

El siguiente comando sirve para modificar el coste de un puerto específico para una o varias VLANs:

Switch(config-if)# spanning-tree [vlan vlan-id] cost cost

Configuración de RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)

Por defecto, los switches Cisco Catalyst operan en el modo PVST+, que utiliza el STP tradicional (IEEE 802.1D). RSTP (IEEE 802.1w) no puede ser utilizado directamente hasta que se habilite un modo de STP compatible, como RPVST+ (Rapid PVST+) o MST (Multiple Spanning Tree). RSTP es un mecanismo subyacente en estos modos más avanzados.

Los cambios de configuración específicos de RSTP afectan principalmente al tipo de enlace o puerto para determinar cómo se negocia la información de la topología con los switches vecinos.

Configuración de Puertos de Borde (Edge Ports)

Para configurar un puerto como puerto de borde (anteriormente conocido como PortFast en STP tradicional), se utiliza el siguiente comando en la interfaz:

Switch(config-if)# spanning-tree portfast

Este comando indica al switch que el puerto está conectado directamente a un host final (PC, servidor, etc.) y no a otro switch. Por lo tanto, puede pasar inmediatamente al estado de reenvío (forwarding) sin esperar los retardos habituales de STP/RSTP, acelerando la conectividad del dispositivo final. Es crucial no habilitar esta característica en puertos conectados a otros switches, hubs o routers, ya que podría crear bucles temporales.

Configuración del Tipo de Enlace

Por defecto, RSTP detecta automáticamente que un puerto opera en modo punto a punto (point-to-point) si está funcionando en full-duplex, como suele ser el caso de los enlaces entre switches. Si por alguna razón (por ejemplo, conexión a un hub o un dispositivo antiguo) un puerto opera en half-duplex, RSTP lo considerará un enlace compartido (shared). Si es necesario forzar un puerto a operar como punto a punto (por ejemplo, si la negociación automática falla o se conecta a un dispositivo que no negocia correctamente), se puede utilizar el siguiente comando:

Switch(config-if)# spanning-tree link-type point-to-point