Comutação e Segmentação

Duração: 80 minutos (explicação 20, prática guiada 50, verificação 10). Resultados dos TdR trabalhados: Diagnóstico, desempenho e disponibilidade; Continuidade e protecção de activos digitais.

Objectivos

• Explicar porque um ciclo na camada 2 derruba uma rede.
• Descrever STP/RSTP: raiz, portas bloqueadas e convergência.
• Activar STP num comutador virtual e observar a porta bloqueada.

Redundância sem ciclos

Ligar dois comutadores por dois cabos dá redundância, mas cria um ciclo: as difusões circulam para sempre (tempestade de difusão) e a tabela MAC oscila. O protocolo Spanning Tree (802.1D, e a versão rápida RSTP em 802.1Q) elege um comutador raiz e bloqueia portas até restar uma árvore sem ciclos. Se uma ligação falha, uma porta bloqueada passa a reencaminhar.

Boas práticas: escolher a raiz de propósito (prioridade mais baixa no comutador central), proteger portas de acesso para que um posto não se anuncie como comutador, e documentar as ligações redundantes. A agregação de ligações (LACP) é outra forma de redundância, somando cabos numa só ligação lógica.

Caso fictício

Um funcionário da DPE (fictícia) liga as duas pontas de um cabo a duas tomadas da mesma sala. Metade da sede fica sem rede. O técnico explica o sucedido e propõe protecção.

Prática guiada em rede isolada

Rede de prática fictícia, criada dentro de um computador de prática com o script base (módulo 1, lição 1). Nunca use estes passos na rede de produção nem contra endereços reais. As saídas mostradas são exemplos didácticos, não resultados de uma execução.

Topologia (descrição em texto)

• Três comutadores virtuais sa, sb e sc ligados em triângulo (sa–sb, sb–sc, sc–sa), cada um uma ponte br0 num espaço de nomes próprio.

Passos

1. Crie o triângulo com STP activo desde o início (nunca sem STP, para não criar uma tempestade no seu computador).

   for s in sa sb sc; do sudo ip netns add $s; sudo ip -n $s link add br0 type bridge stp_state 1; done
   sudo ip -n sa link set br0 type bridge priority 4096
   lig() { sudo ip link add $1-$2 type veth peer name $2-$1; sudo ip link set $1-$2 netns $1; sudo ip link set $2-$1 netns $2; sudo ip -n $1 link set $1-$2 master br0 up; sudo ip -n $2 link set $2-$1 master br0 up; }
   lig sa sb; lig sb sc; lig sc sa
   for s in sa sb sc; do sudo ip -n $s link set br0 up; done
   sleep 35

2. Veja o estado das portas; uma delas deve estar bloqueada.

   for s in sa sb sc; do echo $s; sudo ip netns exec $s bridge link; done

   Saída de exemplo (didáctica):

   sa
   ... sa-sb master br0 state forwarding priority 32 cost 2
   ... sa-sc master br0 state forwarding priority 32 cost 2
   sb
   ... sb-sa master br0 state forwarding ...
   ... sb-sc master br0 state forwarding ...
   sc
   ... sc-sb master br0 state blocking ...
   ... sc-sa master br0 state forwarding ...

3. Simule a falha da ligação sa–sc e observe a porta bloqueada a passar a reencaminhar (o STP clássico do Linux demora cerca de 30 segundos).

   sudo ip -n sa link set sa-sc down
   sleep 35; sudo ip netns exec sc bridge link

   Saída de exemplo (didáctica):

   ... sc-sb master br0 state forwarding ...
   ... sc-sa master br0 state disabled ...

Critérios de sucesso

• Com as três ligações activas, há exactamente uma porta bloqueada.
• sa é a raiz (prioridade 4096).
• Após a falha, a rede continua ligada pela porta antes bloqueada.

Como desfazer (reversão)

• for s in sa sb sc; do sudo ip netns del $s; done

Alternativa em papel: tarefas e respostas esperadas

Explique o caso do cabo ligado a duas tomadas.

Criou-se um ciclo de camada 2; sem STP (ou com portas de acesso sem protecção) as difusões multiplicaram-se e saturaram os comutadores. Protecção: STP/RSTP activo, protecção BPDU nas portas de acesso e controlo de tempestades.

Porque escolher manualmente a raiz?

Para que a árvore passe pelo comutador central e mais capaz; se ficar a eleição por omissão, pode ganhar um comutador pequeno de canto, com caminhos maus.

Diferença entre STP e agregação de ligações.

STP bloqueia caminhos redundantes (uma só ligação activa); a agregação junta várias ligações paralelas numa lógica, activas ao mesmo tempo.

Verifique o que aprendeu

Questão 1

O que faz o STP perante um ciclo?

1. Desliga um comutador
2. Bloqueia portas até não haver ciclos
3. Aumenta a velocidade
4. Cria VLAN

Questão 2

Qual a diferença prática entre STP clássico e RSTP?

1. RSTP converge muito mais depressa
2. RSTP não bloqueia portas
3. STP só funciona em Wi-Fi
4. Não há diferença

Em leitura fácil

• Dois caminhos entre comutadores fazem um círculo.
• O círculo pode parar a rede toda.
• O STP fecha um caminho e abre-o se o outro cair.

Fontes

• IEEE 802.1Q — Bridges and Bridged Networks (VLAN, STP/RSTP) (https://standards.ieee.org/ieee/802.1Q/)
• Linux iproute2 — páginas de manual ip(8), ip-netns(8), bridge(8), tc(8) (https://man7.org/linux/man-pages/man8/ip.8.html)