Loops de switches

As redes são criadas usando vários switches interconectados que conectam dispositivos e transferem dados. No entanto, se dois switches não estiverem conectados corretamente, algo chamado loop de switches será criado. Para evitar que isso aconteça, é importante saber por que e como eles ocorrem.

Em uma rede de área local (LAN) usual, é comum que vários switches estejam interconectados de maneira redundante, o que significa que mais de um caminho é possível entre dois switches. A redundância é uma medida de segurança que garante que a rede não falhe completamente se um link quebrar. No entanto, com switches interconectados, surge um problema potencial: loops de switches da Camada 2.

Um loop de switch, ou loop de bridge, ocorre quando existe mais de um caminho entre os dispositivos de origem e de destino. À medida que os pacotes de transmissão são enviados pelos switches através das portas, o switch envia repetidamente mensagens de transmissão, inundando a rede e criando uma tempestade na transmissão.

Quando os loops de switches começam, eles não param; não há valor de tempo de vida (TTL) nos pacotes de transmissão, o que significa que eles vão continuar saltando para sempre entre dois switches. E aqui está o verdadeiro problema, à medida que o loop continua, o mesmo acontece com o acúmulo bloqueando o tráfego entre os switches.

Efeito dos loops de switches no desempenho da rede

Os switches determinam para onde um pacote vai, com base no endereço MAC de destino; cada dispositivo possui um endereço MAC exclusivo, de modo que cada pacote é direcionado para um único local. Quando vários endereços MAC são transmitidos para todos os dispositivos na rede, isso pode se tornar um problema. Isso é especialmente verdade para loops de switch, em que todas as transmissões e multicasts se repetem em torno do caminho da rede em loop rapidamente, o que prejudicando a rede em pouco tempo.

Se um pacote de transmissão for enviado por uma rede com um loop, ele continuará a retransmitir a mensagem enquanto ela passar pela rede. À medida que mais pacotes de tráfego passam pela rede, eles são adicionados ao loop; em pouco tempo, a rede não consegue mais se comunicar porque está gastando todo o seu tempo enviando pacotes de dados pelos loops.

Felizmente, há uma maneira de evitar que isso aconteça, usando o protocolo de árvore de expansão.

Evitando loops de switches com o protocolo de árvore de expansão

O protocolo de árvore de expansão (STP) é um padrão de rede projetado especificamente para impedir loops de switches da Camada 2 e para selecionar o caminho de rede mais rápido se houver links redundantes na rede.

O STP funciona da seguinte maneira:

• Primeiro, todos os switches no domínio do STP elegem uma bridge raiz ou um switch raiz. A bridge raiz atua como um ponto de referência para todos os outros switches na rede. As portas da bridge raiz permanecem no modo de encaminhamento, e só pode haver uma bridge raiz em qualquer rede usando o STP.
• Em todos os outros switches, a interface mais próxima ao switch raiz é aquela designada como a porta raiz. A porta raiz permite que o tráfego atravesse essa interface, enquanto outras portas nesse switch que permitem o tráfego são chamadas de portas designadas.
• Se várias portas estiverem conectadas ao mesmo switch ou segmento de LAN, o switch selecionará a porta com o caminho mais curto e a marcará como a porta designada.
• Depois que a porta raiz e as portas designadas forem selecionadas, o switch bloqueia todas as portas restantes para remover qualquer loop da rede.

Operações STP

Graças à configuração automatizada do STP mencionada acima, a comunicação de rede pode ocorrer sem se preocupar com loops causadores de interrupções. Quando um novo switch é introduzido na rede, o algoritmo da árvore de expansão e os estados da porta são recalculados para evitar um loop.

A cada dois segundos, os switches se comunicam com as unidades de dados de protocolo de ponte (BPDU), que são os quadros que contêm informações sobre o STP. Se o switch remoto não responder, presume-se que o switch e seus links estejam inativos e que o algoritmo da árvore de expansão seja recalculado.

Se uma porta em um switch tiver sido configurada para usar o protocolo de árvore de expansão, há um determinado conjunto de estados em que essa porta pode estar.

• Estado de bloqueio: O estado de bloqueio ocorre quando um switch decide que, se permitir que o tráfego passe por uma interface específica, ocorrerá um loop na rede, fazendo com que o STP bloqueie administrativamente qualquer tráfego que passe por essa porta.
• Estado de escuta: Esse estado acontece quando a árvore de expansão está convergindo para onde a interface não está passando tráfego, mas está ouvindo para descobrir quais outros dispositivos STP podem estar na rede.
• Estado de aprendizado: Quando uma porta começa a ouvir outros dispositivos na rede, ela começa a adicioná-los a uma tabela da árvore de expansão, colocando essa porta em um estado de aprendizado.
• Estado de encaminhamento: Depois que o tráfego é permitido pela porta, ela entra em um estado de encaminhamento, o que permite que os pacotes de tráfego se comuniquem usando o STP.
• Estado desativado: Esse estado ocorre quando um administrador impede completamente qualquer tráfego de passar por uma interface desabilitando a porta.

Monitoramento de switches com o OpManager

O OpManager da ManageEngine é um software de monitoramento de rede abrangente, que oferece o monitoramento da disponibilidade, integridade e desempenho dos switches. O monitoramento de switches do OpManager os descobre automaticamente em uma rede e os coloca em um mapa de switches especial. Todas as portas dos switches também são descobertas e colocadas no mapa de maneira intuitiva. Usando o monitoramento de switches do OpManager, os operadores podem obter visibilidade do status e da disponibilidade das portas dos switches. O OpManager monitora ativamente as portas dos switches e notifica rapidamente os operadores, sempre que uma porta ou um switch for desativado. Os administradores de TI podem configurar o OpManager para monitorar apenas portas críticas, que é a melhor prática do setor para o monitoramento de switches, pois impede a geração de alarmes desnecessários.

O OpManager vem com ferramentas de monitoramento de switches em tempo real, como o mapeador da porta do switch, que pode listar rapidamente dispositivos conectados às portas de switch, seus endereços MAC e parâmetros críticos, e um recurso para detalhes de porta STP sob demanda. Ao habilitar essa opção, os administradores podem exibir informações valiosas sobre o estado da árvore de expansão de cada porta, como quais portas estão bloqueando e quais estão encaminhando.

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Perguntas frequentes

O que é um loop de switch?

Um loop de switch ocorre quando existe mais de um caminho entre os dispositivos de origem e de destino. Com loops de switches, à medida que os pacotes de transmissão são enviados pelos switches através das portas, o switch envia repetidamente mensagens de transmissão, inundando a rede e criando uma tempestade na transmissão.

O que causa loops de switches?

Um loop de switch se forma quando há mais de um caminho da Camada 2 (redundância) entre dois dispositivos de endpoint.

HComo evitar loops de switches?

Os loops de switches podem ser evitados usando-se o protocolo de árvore de expansão (STP). A finalidade do protocolo de árvore de expansão é selecionar o caminho de rede mais rápido se houver links redundantes na rede.