0% del curso completado
STP: el problema del bucle infinito (2.5 parcial)
📋 En esta lección
Conecta tres switches en triángulo para tener redundancia y, sin protección, la red entera muere en segundos: tormenta de broadcasts, tablas MAC enloquecidas y CPUs al 100%. Aquí entiendes por qué los bucles de capa 2 son letales, y cómo Spanning Tree Protocol los neutraliza sacrificando enlaces — la base conceptual sobre la que la próxima lección construye Rapid PVST+.
Redundancia: necesaria y peligrosa
Un solo enlace entre tus dos switches es un punto único de fallo: se corta el cable y media empresa desaparece. La solución obvia es duplicar enlaces y cerrar anillos — que siempre haya camino alternativo.
Pero la capa 2 tiene un problema estructural que la capa 3 no tiene: la trama Ethernet no caduca. Un paquete IP lleva TTL — cada router lo decrementa y, a cero, el paquete muere. La cabecera Ethernet no tiene nada equivalente: una trama puede circular para siempre.
Anatomía de la catástrofe: la tormenta de broadcast
Tres switches en triángulo, sin STP. Un PC envía un ARP Request (broadcast):
- SW1 lo recibe y lo inunda por todos los puertos — incluidos los que van a SW2 y SW3.
- SW2 lo recibe y lo inunda — hacia SW3 (y de vuelta hacia SW1 por el otro lado). SW3 igual, en espejo.
- SW3 recibe dos copias (via SW1 y via SW2) y las inunda ambas…
- Las copias giran por el triángulo en ambos sentidos, multiplicándose en cada vuelta, a velocidad de conmutación de hardware.
En segundos, millones de tramas por segundo saturan todos los enlaces. Y el desastre es triple:
- Tormenta de broadcast: los enlaces se llenan de copias del mismo broadcast; el tráfico útil no cabe.
- Inestabilidad de la tabla MAC (MAC flapping): la misma MAC de origen llega alternativamente por puertos distintos; el switch reescribe la entrada sin parar y conmuta cada vez peor.
- CPU al 100%: cada broadcast sube a la CPU de cada switch (y de cada host de la VLAN). Los equipos dejan de responder — ni SSH para arreglarlo.
Una tormenta no se recupera sola: hay que desconectar físicamente el bucle. Y la causa no siempre es un diseño redundante — el clásico es alguien conectando los dos extremos de un cable al mismo switch, o dos rosetas de pared entre sí, "para ver qué pasa".
La idea de STP: un árbol sin ciclos
STP (Spanning Tree Protocol, IEEE 802.1D, Radia Perlman, 1985) resuelve el dilema con una idea de teoría de grafos: de la topología física con bucles se calcula un árbol de expansión — un subconjunto de enlaces que conecta todos los switches sin ningún ciclo — y los enlaces sobrantes se bloquean.
Bloqueado no es apagado: el puerto sigue escuchando. Si un enlace activo del árbol falla, STP recalcula y desbloquea el camino de reserva. Redundancia sí, bucle jamás — al precio de tener capacidad ociosa en espera.
Cómo se construye el árbol
Los switches intercambian BPDUs (Bridge Protocol Data Units) cada 2 segundos y ejecutan un algoritmo en tres decisiones:
1. Elegir el Root Bridge
Todos los switches eligen un root bridge — la raíz del árbol, el punto de referencia. Gana el Bridge ID (BID) más bajo: prioridad (por defecto 32768) + MAC del switch. A igual prioridad, gana la MAC más baja.
⚠️ ⚠️ Sin configurar, el root lo elige el azar
La MAC más baja suele ser la del switch más viejo de la red. Dejar la elección por defecto significa que el centro lógico de tu topología puede ser el 2960 de 2011 arrinconado en un armario. La prioridad se configura — y en la próxima lección lo haremos siempre.
2. Cada switch elige su Root Port
Cada switch no-root marca como root port el puerto con el menor coste acumulado hacia el root. El coste depende de la velocidad del enlace (10 Gbps cuesta menos que 1 Gbps — tabla en la próxima lección); a igual coste deciden los desempates (BID del vecino, prioridad de puerto).
3. Cada segmento elige su Designated Port
En cada enlace, el extremo con mejor camino al root es el designated port (reenvía). Todo puerto que no es ni root ni designated queda bloqueado — ahí se corta el ciclo.
[SW1 — ROOT]
DP ╱ ╲ DP
╱ ╲
RP ╱ ╲ RP
[SW2] ──── DP ──── [SW3]
✗ ← bloqueado (ni RP ni DP)
El resultado: desde cualquier switch hay exactamente un camino activo hacia cualquier otro. El enlace SW2-SW3 espera en la reserva; si SW2 pierde su uplink al root, ese puerto bloqueado se activará.
La convergencia clásica: lenta
El STP original (802.1D) es prudente hasta la exasperación. Un puerto que se activa atraviesa estados con temporizadores fijos:
| Estado | Duración | Qué hace |
|---|---|---|
| Blocking | — | Solo escucha BPDUs |
| Listening | 15 s | Participa en el cálculo; no aprende MACs |
| Learning | 15 s | Aprende MACs; aún no reenvía |
| Forwarding | — | Tráfico normal |
30-50 segundos desde que conectas un cable (o falla un enlace) hasta que el tráfico fluye. En 1985 era aceptable; hoy significa medio minuto de red caída en cada cambio — y un PC que pide DHCP nada más conectarse no puede esperar 30 segundos.
Por eso el 802.1D clásico ya no se despliega: su sucesor Rapid STP (y la versión por-VLAN de Cisco, Rapid PVST+, que es lo que configura el examen y lo que traen los Catalyst por defecto) converge en 1-2 segundos. Los conceptos de esta lección — root, root port, designated, bloqueo — se conservan intactos; cambian los estados y la velocidad. Es la próxima lección.
📝 📝 Por qué aprender primero el clásico
Todos los términos, la elección de root y la lógica de bloqueo de RSTP son herencia directa del 802.1D — y las preguntas conceptuales del examen ("¿qué puerto queda bloqueado y por qué?") se responden igual en ambos. Entendido el clásico, Rapid PVST+ es "lo mismo, pero rápido y por VLAN".
Relación con otros conceptos
- El flooding que alimenta la tormenta es el de la lección 2.3 — STP existe porque el flooding más un ciclo es una bomba.
- La ausencia de TTL en Ethernet contrasta con IP (lección 1.5): la capa 3 sobrevive a los bucles, la 2 no.
- EtherChannel (lección 5.4) es la forma de tener enlaces paralelos sin que STP bloquee ninguno.
- Rapid PVST+, la configuración del root y los estados modernos: lección 5.8. PortFast y los guards que protegen el árbol: 5.9.
Resumen
Las tramas Ethernet no tienen TTL: un bucle físico de capa 2 convierte cualquier broadcast en una tormenta que se multiplica sin fin — enlaces saturados, MAC flapping, CPUs ahogadas, y solo se cura desconectando el bucle. STP (802.1D) lo previene calculando un árbol sin ciclos: se elige root bridge (menor BID: prioridad + MAC — configúrala o decidirá el switch más viejo), cada switch marca su root port (menor coste al root), cada segmento su designated port, y el resto se bloquea como reserva activable. El clásico converge en 30-50 s por sus estados con temporizador (listening, learning); por eso hoy se usa Rapid PVST+ — misma lógica, segundos en vez de minutos.