Topology Change Notification

Abkürzung: TCN

Was ist eine Topology Change Notification?

Eine Topology Change Notification, abgekürzt TCN, ist ein Mechanismus im Spanning Tree Protocol, mit dem Switches auf Veränderungen der Netzwerktopologie reagieren. Immer wenn ein Port in den Forwarding-Zustand wechselt oder ausfällt und in den Blocking-Zustand geht, erkennt der betroffene Switch eine potenzielle Topologieänderung. Er informiert die Root Bridge darüber, die ihrerseits alle Switches anweist, ihre MAC-Adresstabellen beschleunigt zu löschen. Dieser Vorgang stellt sicher, dass veraltete Einträge aus den Tabellen entfernt werden und der Datenverkehr schnell die neuen Pfade findet. Ohne TCN würde das Netz für bis zu fünf Minuten mit falschen MAC-Tabellen arbeiten.

Ablauf der Topology Change Notification

Der Prozess beginnt an dem Switch, der die Änderung an einem seiner Ports feststellt. Dies kann ein Link-Ausfall, ein neu aktivierter Port oder ein Port sein, der nach einer Konvergenz in den Forwarding-Zustand wechselt.

• Schritt 1: Der Switch sendet eine TCN-BPDU über seinen Root Port in Richtung Root Bridge. Diese TCN wird vom Designated Port des vorgelagerten Switches empfangen und von diesem weiter in Richtung Wurzel propagiert, bis sie die Root Bridge erreicht.
• Schritt 2: Die Root Bridge bestätigt den Empfang der TCN, indem sie in den nächsten Configuration BPDUs das Topology Change Acknowledgement (TCA) Flag setzt. Der ursprüngliche Sender der TCN erkennt daran die erfolgreiche Zustellung und stellt das Senden von TCNs ein.
• Schritt 3: Die Root Bridge setzt für die Dauer von Max Age plus Forward Delay (insgesamt 35 Sekunden) das Topology Change (TC) Flag in allen ausgehenden Configuration BPDUs. Alle Switches, die diese BPDUs empfangen, reagieren darauf, indem sie das Alterungsintervall ihrer MAC-Adresstabellen von den standardmäßigen 300 Sekunden auf 15 Sekunden (Forward Delay) verkürzen.
• Schritt 4: Nach Ablauf der 35 Sekunden entfernt die Root Bridge das TC Flag, und alle Switches kehren zum normalen Aging-Intervall zurück.

Bedeutung für die MAC-Adresstabelle

Die beschleunigte Alterung der MAC-Adresstabelle ist der eigentliche Zweck der TCN. Ohne diesen Mechanismus würde ein Switch Einträge für Geräte, die nach einer Topologieänderung über einen anderen Port erreichbar sind, für bis zu fünf Minuten in seiner Tabelle behalten. Der Verkehr würde weiterhin über den alten, inaktiven Port gesendet, bis der Eintrag endgültig abläuft. Die Verkürzung auf 15 Sekunden sorgt dafür, dass die Tabelle innerhalb weniger Sekunden bereinigt und neu gelernt wird.

TCN in RSTP und MSTP

Das Rapid Spanning Tree Protocol und das Multiple Spanning Tree Protocol behandeln Topologieänderungen anders und effizienter. RSTP unterscheidet nicht mehr zwischen Configuration BPDU und TCN, sondern integriert die Änderungsinformation direkt in die normalen BPDUs. Ein Switch, der eine Änderung erkennt, setzt das TC Flag in seinen ausgehenden BPDUs und löst damit bei den Nachbarn eine sofortige Flush der MAC-Tabelle für die betroffenen Ports aus. Das umständliche Melden an die Root Bridge entfällt. Die Reaktion ist auf die tatsächlich betroffenen Ports beschränkt und nicht global wie im klassischen STP.