Rapid PVST+: root bridge, roles y estados de puerto (2.5)

📋 En esta lección

Del STP de 1985 al que corre hoy en tus switches: Rapid PVST+ — la implementación Cisco de RSTP con una instancia por VLAN. Aquí aprendes los roles y estados modernos, cómo converge en segundos, cómo colocar el root bridge a propósito (y hacer balanceo por VLANs), y la verificación con show spanning-tree que cae seguro en el examen.

Qué es exactamente Rapid PVST+

Dos siglas montadas una sobre otra:

RSTP (Rapid STP, IEEE 802.1w): la evolución del 802.1D. Misma lógica de root/designated/bloqueo, pero con negociación activa entre vecinos en lugar de temporizadores — convergencia en 1-2 segundos.
PVST+ (Per-VLAN Spanning Tree): la extensión de Cisco que ejecuta una instancia de spanning tree independiente por VLAN.

Rapid PVST+ = RSTP × una instancia por VLAN. Es el modo por defecto en los Catalyst actuales y lo que examina el CCNA.

¿Para qué una instancia por VLAN? Para poder tener árboles distintos por VLAN — y con ello, aprovechar los enlaces que en un árbol único quedarían ociosos: el enlace bloqueado para la VLAN 10 puede ser el activo para la VLAN 20. Balanceo de carga por diseño.

Roles de puerto en Rapid PVST+

RSTP redefine ligeramente los roles del clásico:

Rol	Significado
Root port (RP)	El mejor camino del switch hacia el root (uno por switch no-root)
Designated port (DP)	El puerto que reenvía en cada segmento (todos los del root lo son)
Alternate port	El sustituto del root port: bloqueado, pero listo para relevarlo al instante
Backup port	Raro: respaldo de un designated en el mismo segmento (requiere hub o doble conexión al mismo colisionador)

La gran mejora está en el alternate: el clásico tenía puertos "blocking" genéricos que, ante un fallo, debían recalcular desde cero (30-50 s). RSTP ya sabe de antemano que el alternate es el plan B del root port: si el RP cae, el alternate pasa a forwarding inmediatamente, sin negociación.

Estados de puerto: de cinco a tres

802.1D clásico	Rapid PVST+	¿Reenvía?	¿Aprende MACs?
Disabled, Blocking, Listening	Discarding	No	No
Learning	Learning	No	Sí
Forwarding	Forwarding	Sí	Sí

Discarding unifica los tres estados pasivos del clásico. Learning y forwarding sobreviven con el mismo significado. La diferencia de fondo no son los nombres: es que las transiciones ocurren por negociación proposal/agreement entre vecinos (en enlaces punto a punto full-duplex) en lugar de esperar temporizadores — por eso converge en segundos.

Colocar el root a propósito

De la lección anterior: sin configuración, el root lo decide la MAC más baja — el switch más viejo. En Rapid PVST+ además se decide por VLAN, así que la configuración correcta coloca el root donde el diseño lo quiere: en el switch de distribución/core, el centro natural del tráfico.

! Opción 1 — la macro (calcula una prioridad baja automáticamente):
SW-DISTRIB(config)# spanning-tree vlan 10,20,30 root primary
SW-DISTRIB(config)# spanning-tree vlan 10,20,30 root secondary   ← en el subcampeón

! Opción 2 — prioridad explícita (lo que hace la macro por debajo):
SW-DISTRIB(config)# spanning-tree vlan 10,20 priority 4096
SW-DISTRIB2(config)# spanning-tree vlan 10,20 priority 8192

La prioridad va en saltos de 4096 (el campo real son solo 4 bits; los otros 12 bits del campo llevan la VLAN — el extended system ID). root primary asigna 24576 o menos según lo que vea en la red; secondary, 28672. Prioridad explícita es más predecible: 4096 al root deseado, 8192 al respaldo.

Balanceo por VLANs

Con dos switches de distribución, reparte los roots:

SW-DISTRIB-A: root primary de las VLANs 10,30  y secondary de 20,40
SW-DISTRIB-B: root primary de las VLANs 20,40  y secondary de 10,30

Las VLANs impares "suben" por un lado y las pares por el otro: ambos uplinks trabajan, y si un distribuidor cae, el otro ya es el root secundario de todo. Este patrón es el pan de cada día del diseño de campus.

El coste de los puertos

El root port se elige por coste acumulado al root; el coste por defecto depende de la velocidad:

Velocidad	Coste (short, por defecto)
10 Mbps	100
100 Mbps	19
1 Gbps	4
10 Gbps	2

(Existe un esquema "long" de 32 bits para redes con enlaces muy rápidos — spanning-tree pathcost method long — pero el short es el default y el del examen.)

Se puede forzar un camino manipulando el coste por interfaz (spanning-tree cost 10) — útil en diseños concretos, peligroso sin diagrama delante.

Verificación: `show spanning-tree`

El comando estrella, VLAN a VLAN:

SW2# show spanning-tree vlan 10

VLAN0010
  Spanning tree enabled protocol rstp
  Root ID    Priority    4106
             Address     0011.2233.4455
             Cost        4
             Port        25 (Port-channel1)
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32778  (priority 32768 sys-id-ext 10)
             Address     00aa.bbcc.dde0

Interface           Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Po1                 Root FWD 4         128.25   P2p
Gi0/15              Altn BLK 4         128.15   P2p
Fa0/5               Desg FWD 19        128.5    P2p Edge

Cómo leerlo como un profesional:

protocol rstp — confirmas que corre Rapid PVST+ (el clásico diría ieee).
Root ID vs Bridge ID: si son la misma MAC, este switch es el root (y la salida lo dice: "This bridge is the root"). Aquí no lo es: el root está a coste 4 a través de Po1.
Priority 4106 = 4096 + 10: la prioridad configurada más el VLAN ID (extended system ID). Igual con 32778 = 32768 + 10. Si te preguntan por qué la prioridad "no es redonda", es esto.
La tabla de puertos: Po1 es el root port en forwarding; Gi0/15 es el alternate bloqueado (el plan B instantáneo); Fa0/5 es designated hacia un host — y el Edge delata que tiene PortFast (próxima lección).

SW2# show spanning-tree root       ← resumen: root, coste y root port por VLAN
SW2# show spanning-tree summary    ← modo, cantidad de interfaces por estado

Relación con otros conceptos

Toda la lógica (root, RP, DP, bloqueo) viene del 802.1D de la lección 5.7 — RSTP la acelera, no la cambia.
La instancia por VLAN opera sobre las VLANs de las lecciones 5.1-5.2; el estado forwarding por VLAN es el "escalón 3" de show interfaces trunk.
STP ve cada EtherChannel como un único puerto (Po1 en el ejemplo) — lección 5.4.
PortFast (el Edge de la salida) y los guards que blindan esta topología: lección 5.9.

Resumen

Rapid PVST+ = RSTP (802.1w: convergencia en segundos por negociación entre vecinos) con una instancia por VLAN (árboles distintos → balanceo repartiendo roots pares/impares entre distribuidores). Roles: root port, designated, alternate (relevo instantáneo del RP) y backup. Estados: discarding, learning, forwarding. El root se coloca por diseño: spanning-tree vlan X root primary/secondary o prioridad explícita en saltos de 4096 (la prioridad mostrada suma el VLAN ID — extended system ID). Verificación con show spanning-tree vlan X: protocolo rstp, ¿soy root?, coste y puerto al root, y la tabla Role/Status de cada interfaz.

Fuentes oficiales

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STP: el problema del bucle infinito (2.5 parcial)