Introducción
El Spanning Tree Protocol (STP) es fundamental para el correcto funcionamiento de redes LAN, ya que evita bucles y tormentas de broadcast que pueden colapsar la red. En este artículo, descubrirás qué es STP, cómo soluciona problemas comunes, sus componentes clave y sus variantes (STP, RSTP y MSTP). Además, se incluye un caso práctico con topología de 5 switches, el cálculo de costos en función de la velocidad de enlace (consultando precios actuales en Amazon y PCComponentes) y el análisis final de la topología. ¡Acompáñame en este recorrido técnico y práctico!
1. ¿Qué es el Spanning Tree Protocol (STP)?
- Definición:
STP (Protocolo de Árbol de Expansión) es un mecanismo de red de nivel 2 que previene la formación de bucles en entornos con enlaces redundantes, bloqueando algunos puertos para crear una topología en forma de árbol sin ciclos. - Importancia en redes LAN:
Permite contar con rutas redundantes para evitar puntos únicos de falla, pero sin generar bucles que puedan provocar tormentas de broadcast y saturar la red.
2. Problemas Comunes y Soluciones que Aporta STP
- Bucles de Red:
Sin un control adecuado, los enlaces redundantes pueden generar ciclos de transmisión que saturan el medio. STP identifica y bloquea puertos para eliminar estos bucles. - Tormentas de Broadcast:
Los bucles pueden generar una replicación infinita de tramas de broadcast. STP previene esto asegurándose de que solo una ruta activa esté enviando dichas tramas.
3. Componentes Clave de STP
- Bridge ID (BID):
Compuesto por la prioridad (por defecto 32768) y la dirección MAC. El switch con el BID más bajo se convierte en Root Bridge. - Root Bridge:
Es el centro del árbol. Todos los switches calculan sus rutas más cortas hacia él. - BPDU (Bridge Protocol Data Unit):
Tramas de control que intercambian los switches para determinar roles y estados. - Roles de Puertos:
- Root Port: Puerta de enlace hacia el Root Bridge.
- Designated Port: Reenvía tráfico en un segmento determinado.
- Blocked Port: Bloqueado para evitar bucles.
- Estados de Puertos:
- Blocking (Bloqueado)
- Listening (Escuchando)
- Learning (Aprendiendo)
- Forwarding (Reenviando)
- Disabled (Desactivado)
4. Algoritmo de STP
El algoritmo se desarrolla en los siguientes pasos:
- Elección del Root Bridge:
Todos los switches intercambian su BID. El que tenga el BID más bajo se declara Root Bridge. - Selección de Root Ports:
Cada switch, excepto el Root Bridge, determina cuál es el camino de menor costo (sumando el costo de enlaces basado en velocidad) hacia la raíz. - Designación de Puertos:
En cada enlace, se elige el puerto designado que estará en estado forwarding. Los puertos no elegidos se bloquean para evitar bucles. - Convergencia:
Los puertos transitan por estados (blocking → listening → learning → forwarding) hasta que la topología queda estabilizada.
5. Tipos de STP
- STP (802.1D):
La versión clásica que implementa un único árbol para toda la red. - RSTP (802.1w):
Versión rápida con convergencia en 1-5 segundos. - MSTP (802.1s):
Permite múltiples instancias de STP para optimizar la redundancia en redes con múltiples VLAN.
6. Caso Práctico: Topología con 5 Switches y Cálculo de Costos
Ejercicio 1: Diseño de la Topología
Imagina una red con 5 switches interconectados, donde se incluye redundancia de rutas para evitar fallos. Los switches se configuran con prioridad por defecto (32768) y direcciones MAC ficticias:
| Switch | Prioridad | Dirección MAC |
|---|---|---|
| S1 | 32768 | 00:00:00:00:00:50 |
| S2 | 32768 | 00:00:00:00:00:20 |
| S3 | 32768 | 00:00:00:00:00:60 |
| S4 | 32768 | 00:00:00:00:00:70 |
| S5 | 32768 | 00:00:00:00:00:80 |
Enlaces y Costos (según velocidad):
- S1 – S2: 1 Gbps → Costo 4
- S1 – S3: 1 Gbps → Costo 4
- S2 – S3: 100 Mbps → Costo 19
- S2 – S4: 1 Gbps → Costo 4
- S3 – S4: 1 Gbps → Costo 4
- S2 – S5: 1 Gbps → Costo 4
- S3 – S5: 1 Gbps → Costo 4
(Puedes diseñar un diagrama de red en Canva o cualquier herramienta de diagramación y adjuntar la imagen en tu post.)
Ejercicio 2: Análisis y Configuración STP
- Elección del Root Bridge:
Con todos con la misma prioridad, el switch con la MAC más baja es S2, que se convierte en Root Bridge. - Selección de Root Ports:
- S1: Elige el enlace S1–S2 (costo 4).
- S3: Calcula caminos y selecciona S3–S1 (costo 8 vía S1) en lugar del enlace directo S3–S2 (costo 19).
- S4: Elige el enlace S4–S2 (costo 4).
- S5: Elige el enlace S5–S2 (costo 4).
- Asignación de Puertos Designados y Bloqueados:
- En el enlace S1–S2: S2 actúa como puerto designado y S1 usa su puerto como Root Port.
- En S1–S3: S1 es designado y S3 usa el enlace S3–S1 como Root Port.
- En S2–S3: El puerto de S3 queda bloqueado para evitar el bucle.
- En S2–S4 y S2–S5: Los enlaces se usan activamente.
- En S3–S4 y S3–S5: S3 queda en estado bloqueado en esos enlaces, ya que ya tiene una ruta de menor costo.
La topología resultante es un árbol en el que S2 es el Root Bridge, y cada switch se conecta a través de la ruta de menor costo hacia S2. Así se elimina el bucle, pero se mantiene la redundancia para activación en caso de fallos.
Costos de Equipos
Para que este ejercicio sea aún más real, puedes consultar precios actuales en plataformas como Amazon o PCComponentes:
- Switches No Gestionables (5 puertos Gigabit):
~15–20 € (no incluyen STP configurado, ya que no son gestionables). - Switches Gestionables L2 (8 puertos Gigabit):
Aproximadamente 100 €, ideales para prácticas en entornos de red donde se pueda configurar STP, RSTP o MSTP. - Switches Empresariales (24 puertos Gigabit):
Aproximadamente 150 € o más, según características avanzadas (POE, stackeo, etc.).
Estas cifras pueden variar, pero dan una idea del rango de inversión necesario para implementar una red segura y redundante.
Conclusión
El Spanning Tree Protocol es esencial para mantener redes LAN seguras y sin bucles. Gracias a sus mecanismos de elección de Root Bridge, asignación de roles de puertos y estados, se garantiza que la redundancia no se convierta en un riesgo. Conoce los distintos tipos (STP, RSTP y MSTP) y practica con topologías reales o simuladores como Cisco Packet Tracer para dominar su configuración.
Llamado a la Acción:
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Sugerencias de Diseño en Canva para tu Post:
- Portada: Crea una imagen de cabecera que incluya el título, un fondo relacionado con redes (por ejemplo, cables, switches o diagramas) y elementos gráficos modernos.
- Infografías: Diseña un diagrama visual de la topología con 5 switches, utilizando íconos de switches y líneas de conexión para representar los enlaces y sus costos.
- Secciones Destacadas: Usa cuadros de color o resaltados para los títulos de secciones (como «Introducción», «Ejercicio Práctico», etc.) que hagan más amena la lectura.
