Topología redundante y spanning tree

En esta sección se enseña a los estudiantes cómo crear una topología lógica sin loops.

Las topologías de red redundantes están diseñadas para garantizar que las redes continúen funcionando en presencia de puntos únicos de falla. El trabajo de los usuarios sufre menos interrupciones dado que la red continúa funcionando. Cualquier interrupción provocada por una falla debe ser lo más breve posible.

La confiabilidad aumenta gracias a la redundancia. Una red basada en switches o puentes presentará enlaces redundantes entre aquellos switches o puentes para superar la falla de un solo enlace. Estas conexiones introducen loops físicos en la red. Estos loops de puenteo se crean de modo que si un enlace falla, otro enlace puede hacerse cargo de la función de enviar tráfico.

Cuando un switch desconoce el destino del tráfico, inunda el tráfico desde todos los puertos salvo el puerto que recibió el tráfico. Las tramas de broadcast y multicast también se envían por inundación desde todos los puertos, salvo el puerto que recibió el tráfico. Este tráfico puede quedar atrapado en un loop.

En el encabezado de Capa 2, no hay ningún valor de Tiempo de existencia (TTL). Si una trama se envía a una topología con loops de switches de Capa 2, puede circular por el loop indefinidamente. Esto desperdicia ancho de banda e inutiliza la red.

En la Capa 3, el TTL decrece y el paquete se descarta cuando el TTL llega a 0. Esto genera un dilema. Una topología física que contiene loops de conmutación o puenteo es necesaria con fines de confiabilidad, sin embargo, una red conmutada no puede tener loops.

La solución consiste en permitir loops físicos, pero creando una topología lógica sin loops. Para esta topología lógica, el tráfico destinado al servidor central conectado a Cat 5 desde cualquier estación de trabajo conectada a Cat 4 viajará a través de Cat 1 y Cat 2. Esto ocurre incluso si hay una conexión física directa entre Cat 5 y Cat 4.

La topología lógica sin loops que se ha creado se denomina árbol. La topología resultante es una topología lógica en estrella o en estrella extendida. Esta topología es el spanning tree (árbol de extensión) de la red. Se considera como un spanning tree dado que todos los dispositivos de la red se pueden alcanzar o abarcar.

El algoritmo que se utiliza para crear esta topología lógica sin loops es el algoritmo spanning-tree. Este algoritmo puede tardar un tiempo bastante prolongado para converger. Se desarrolló un nuevo algoritmo denominado algoritmo rapid spanning-tree para reducir el tiempo que tarda una red en calcular una topología lógica sin loops.