Root Bridge

Was ist die Root Bridge?

Die Root Bridge ist der zentrale Referenzpunkt in einem Spanning-Tree-Netzwerk. Sie bildet die Wurzel des logischen Baums, der durch das Spanning Tree Protocol aus den physisch vermaschten Verbindungen berechnet wird. Alle Pfadkosten, Port-Rollen und Weiterleitungsentscheidungen werden von dieser Wurzel aus bestimmt. Die Wahl der Root Bridge ist der erste und wichtigste Schritt im Spanning-Tree-Algorithmus und hat unmittelbaren Einfluss auf die Verkehrsflüsse, die Stabilität und die Leistung des Layer-2-Netzes. In einem korrekt geplanten Netz wird die Root Bridge manuell durch Setzen der Priorität festgelegt und ist nicht dem Zufall überlassen.

Wahl der Root Bridge

Die Wahl der Root Bridge erfolgt durch den Austausch von Bridge Protocol Data Units (BPDUs). Jeder Switch sendet zunächst BPDUs, in denen er sich selbst als Root Bridge ausgibt. Empfängt ein Switch eine BPDU mit einer niedrigeren Bridge-ID, erkennt er den Sender als überlegen an und gibt dessen BPDUs weiter. Die eigene Identität als Root Bridge gibt er auf. Dieser Prozess setzt sich fort, bis im gesamten Netz Einigkeit besteht. Der Switch mit der niedrigsten Bridge-ID wird zur Root Bridge.

Die Bridge-ID setzt sich aus einer administrierbaren Priorität und der festen MAC-Adresse des Switches zusammen. Die Priorität ist ein 16-Bit-Wert, der in Vielfachen von 4096 konfiguriert wird. Der Standardwert beträgt 32768. Bei gleicher Priorität entscheidet die niedrigere MAC-Adresse. Ohne manuellen Eingriff gewinnt oft der älteste Switch mit der niedrigsten MAC-Adresse, was zu einer suboptimalen Platzierung der Root Bridge führen kann.

Bedeutung der Root Bridge für die Topologie

Die Position der Root Bridge bestimmt, welche Pfade aktiviert und welche blockiert werden. Jeder Switch berechnet seinen kostengünstigsten Pfad zur Root Bridge und bestimmt seinen Root Port. Die Designated Ports leiten Verkehr von der Root Bridge weg in die Segmente. Alle übrigen Ports werden blockiert. Steht die Root Bridge am Rand des Netzes, fließt der gesamte Verkehr über lange Pfade und Umwege. Steht sie im Zentrum, sind die Pfade kurz und effizient. In der Praxis wird ein Core-Switch oder ein Verteil-Switch im Zentrum des Netzes zur Root Bridge gemacht.

Ausfallsicherheit und sekundäre Root Bridge

Fällt die Root Bridge aus, wird eine Neuwahl durchgeführt. Die zuvor zweitplatzierte Bridge wird zur neuen Root Bridge. Um diesen Übergang vorhersehbar zu gestalten, konfiguriert der Administrator eine sekundäre Root Bridge mit der nächstniedrigeren Priorität. Sie übernimmt nahtlos die Rolle der Wurzel, bis die primäre Root Bridge wieder verfügbar ist. Root Guard schützt die gewünschte Root Bridge vor ungewollten Übernahmen durch fremde Switches mit niedrigerer Bridge-ID.

Best Practices

Die Root Bridge wird nie dem Zufall überlassen. Der Administrator senkt die Priorität des gewünschten Switches auf 4096 oder 8192, um ihn eindeutig zur Wurzel zu machen. Eine sekundäre Root Bridge erhält die Priorität 16384 oder 20480. Die Platzierung erfolgt zentral im Netz, um kurze Pfade zu gewährleisten. Spanning-Tree-Instanzen in MSTP oder PVST erhalten eigene Root Bridges für verschiedene VLAN-Gruppen, um eine Lastverteilung zu erreichen.