Configuração de spanning tree: guia prático para provedores

O que é spanning tree e por que a rede precisa dele

Spanning tree é o protocolo que transforma uma rede de switches com caminhos duplicados numa árvore sem círculos, bloqueando as portas excedentes. Sem ele, qualquer cabo a mais entre dois switches vira um laço que derruba a VLAN.

Na camada 2, o quadro não tem contador de saltos. Se existe um círculo entre switches, o broadcast dá voltas sem fim, a tabela de MAC muda de porta a cada volta e a CPU de cada switch de rede da VLAN vai ao limite.

Ao mesmo tempo, o provedor quer caminhos duplicados, porque é isso que mantém um POP no ar quando uma fibra rompe. O spanning tree resolve o conflito deixando o caminho extra ligado fisicamente, mas bloqueado, até ser necessário.

Ele é a primeira camada do serviço de prevenção de loops na rede do provedor, que soma proteções de porta, limite de broadcast e alarme para que um laço fique preso onde começou.

RSTP ou MSTP?

O RSTP calcula uma única árvore para todas as VLANs, e o MSTP permite várias árvores, cada uma levando um grupo de VLANs. A escolha depende de você precisar ou não usar o enlace reserva para parte do tráfego.

• RSTP: uma árvore só, configuração curta e funcionamento previsível em redes pequenas e médias.
• MSTP: grupos de VLANs com raízes diferentes, para dividir tráfego entre dois caminhos.
• Por VLAN do fabricante: uma árvore por VLAN, que pesa na CPU quando há centenas de VLANs.

O MSTP exige que todos os switches da região tenham o mesmo nome, a mesma revisão e o mesmo mapeamento de VLANs para instâncias. Uma diferença em qualquer um desses campos parte a região em duas sem aviso claro.

Como funciona a configuração de spanning tree?

Os switches trocam mensagens chamadas BPDUs, elegem como raiz o de menor identificador e calculam o caminho mais curto até ela. As portas que sobram, e que fechariam um círculo, ficam bloqueadas.

Prioridade e identificador do switch

A prioridade vai de 0 a 61440, em passos de 4096, e o padrão de fábrica é 32768 [CONFIRMAR na norma]. Se ninguém mexe nela, a raiz vira o switch de menor MAC, que costuma ser o mais antigo da rede.

Um switch velho de cliente ou de um POP distante virando raiz faz o tráfego de toda a rede passar por ele. Por isso a prioridade é a primeira coisa que se ajusta.

Portas de borda e BPDU guard

Porta de borda é a porta onde só há equipamento final, e ela entra em encaminhamento de imediato, sem esperar o cálculo. Isso evita que a ONU ou o computador fique sem rede por alguns segundos a cada religamento.

O BPDU guard completa a porta de borda: se chegar uma BPDU por ela, sinal de que alguém ligou um switch ali, a porta é desligada. O laço morre na porta, antes de chegar ao resto da VLAN.

Decisões de desenho: raiz, reserva e proteções

O spanning tree funciona sem configuração, mas assim elege a raiz errada e bloqueia o enlace errado. Cinco decisões tiram o resultado do acaso.

• Raiz escolhida por você: prioridade mais baixa no switch central do POP principal.
• Raiz reserva: segunda prioridade no switch que assume se a raiz cair.
• Portas de borda: portas de clientes entram direto em encaminhamento.
• BPDU guard nas portas de clientes: desliga a porta se aparecer um switch.
• Root guard nas portas para outros POPs: impede que um switch distante vire raiz.

Configuração de spanning tree passo a passo

Defina a raiz antes de qualquer proteção, porque mudar a raiz depois reorganiza a árvore inteira. O exemplo configura RSTP no switch que deve ser a raiz, em sintaxe Cisco IOS-XE.

1. Desenhe a árvore: marque no diagrama qual switch será raiz, qual será reserva e quais enlaces ficam bloqueados.
2. Padronize a versão: use a mesma versão em todos os switches, sem misturar sem planejamento.
3. Ajuste a raiz: prioridade 4096 no switch central.
4. Ajuste a reserva: prioridade 8192 no segundo switch, os demais no padrão.
5. Proteja as bordas: porta de borda e BPDU guard nas portas de clientes.
6. Proteja os uplinks remotos: root guard nas portas que levam a outros POPs.

spanning-tree mode rapid-pvst
spanning-tree vlan 1-4094 priority 4096
spanning-tree portfast bpduguard default
!
interface range GigabitEthernet1/0/1 - 24
 description CLIENTES
 spanning-tree portfast
!
interface TenGigabitEthernet1/0/49
 description UPLINK-POP-02
 spanning-tree guard root

No switch reserva, use prioridade 8192. Os demais ficam no padrão, 32768, e nunca devem ganhar uma eleição enquanto a raiz e a reserva estiverem no ar.

Na prática: trocar a raiz de uma rede em produção

Muitos provedores descobrem que a raiz atual é um switch qualquer só quando olham o comando de conferência pela primeira vez. A troca é simples, mas reorganiza a árvore e pede janela.

1. Confira qual switch é a raiz hoje e quais portas estão bloqueadas, e guarde essa foto.
2. Na janela, aplique a prioridade 4096 no switch central e espere a árvore se estabilizar.
3. Aplique a prioridade 8192 no switch reserva e confira de novo as portas bloqueadas.
4. Compare com o desenho e, se algum enlace bloqueado não for o previsto, ajuste o custo da porta.

A interrupção costuma durar poucos segundos com RSTP, mas pode ser maior em redes que ainda misturam a versão antiga do protocolo.

Spanning tree em anel de fibra ou ERPS?

Em anéis pequenos, o RSTP dá conta; em anéis grandes, o tempo de troca cresce com o número de switches. Para anéis do backbone, o ERPS costuma ser mais rápido e mais previsível.

No backbone em anel, o RSTP passa a informação de switch em switch, e cada salto soma tempo. O ERPS, definido na recomendação G.8032 da ITU-T, foi feito para anéis e bloqueia um único enlace de propósito, liberando-o quando outro cai [CONFIRMAR na norma].

Quando o anel passa por canais DWDM, cada canal vira um enlace lógico para o protocolo. Se dois canais dividem o mesmo cabo, um só rompimento derruba os dois, e o desenho da proteção precisa saber disso.

O spanning tree continua útil nas bordas do anel, onde ficam clientes e OLTs. Junto com ele, a configuração de storm control limita o estrago se um laço escapar, e a configuração de MLAG dá redundância sem porta bloqueada na agregação do POP.

Em núcleos com MPLS, o problema muda de lugar: o núcleo roteado não forma laço de camada 2, e o spanning tree fica restrito às pontas onde a VLAN ainda é comutada.

Erros comuns que deixam o laço passar

A maioria das quedas por laço acontece em redes que tinham spanning tree, mas configurado pela metade. Os erros abaixo aparecem com frequência em provedores que cresceram rápido.

Desligar o protocolo para ganhar desempenho é o erro mais caro. O ganho não existe na prática, e o primeiro cabo duplicado num armário de cliente derruba a VLAN inteira.

A mistura de versões também pede atenção quando o enlace leva muitas VLANs. A configuração de trunking ajuda a limitar quais VLANs passam em cada trunk, o que reduz o alcance de um laço.

Checklist de validação com teste de laço

Confira a árvore depois de cada mudança e faça um teste controlado de laço em janela. Ver a raiz certa no comando não prova que as proteções de borda funcionam.

show spanning-tree root
show spanning-tree summary
show spanning-tree vlan 100
show spanning-tree inconsistentports
show interfaces status err-disabled

A Táquion Tech revisa o spanning tree dentro da prevenção de loops do provedor, com a raiz documentada, as proteções de cada tipo de porta aplicadas e o teste de laço registrado.

Perguntas frequentes sobre configuração de spanning tree

Thiago Manoel

Responsável técnico da Táquion Tech · Registro profissional [PREENCHER]

Mais de 15 anos em operações de rede, com gestão de infraestruturas de TI, administração de data centers e condução de equipes em migrações de TI e telecomunicações, com foco em alta disponibilidade e segurança.

A Táquion Tech é uma empresa de engenharia de redes de Balneário Camboriú (SC) que projeta, opera e dá suporte a redes de provedores de internet e de empresas.

Conheça a equipe da Táquion Tech