Spanning Tree

Spanning Tree

Le protocole Spanning Tree (STP) est un protocole de couche 2 (liaison de données) conçu pour les commutateurs. Le standard STP est défini dans le document IEEE 802.1D-2004. Il permet de créer un chemin sans boucle dans un environnement commuté et physiquement redondant. STP détecte et désactive ces boucles et fournit un mécanisme de liens de sauvegarde. Le standard a été amélioré en incluant IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree (RSTP). Cisco dispose de ses propres versions correspondantes.

Spanning-Tree (STP) répond à la problématique de trames dupliquées dans un environnement de liaisons redondantes. Son fonctionnement est basé sur la sélection d'un commutateur Root (principal) et de calculs des chemins les plus courts vers ce commutateur. Les ports des commutateurs rencontrent cinq états dont le "Blocking" qui ne transfère pas de trames de donnée et le "Forwarding" qui transfère les trames de donnée.
Rapid Spanning Tree (RSTP) est la version améliorée de STP qui fait passer les temps de convergence de 50 secondes à quelques secondes.
Les etas des ports :




Etat « Blocking »
Rejette toutes les trames de données venant du segment attaché
Rejette toutes les trames de données venant d'un autre port de transfert
N'intègre aucune emplacement de station dans sa MAC table (il n'y pas d'apprentissage)
Reçoit les BPDUs et les transmet à son système
N'envoie pas de BPDUs reçus de son système
Répond à SNMP
Etat « Listening »
Rejette toutes les trames de données venant du segment attaché
Rejette toutes les trames de données venant d'un autre port de transfert
N'intègre aucune emplacement de station dans sa MAC table (il n'y pas d'apprentissage)
Reçoit les BPDUs et les transmet à son système
Envoie les BPDUs reçus de son système
Répond à SNMP
Etat « Learning »
Rejette toutes les trames de données venant du segment attaché
Rejette toutes les trames de données venant d'un autre port de transfert
Intègre les emplacements de station dans sa MAC table (apprentissage)
Reçoit les BPDUs et les transmet à son système
Envoie les BPDUs reçus de son système
Répond à SNMP
Etat « Forwarding »
Commute toutes les trames de données venant du segment attaché
Commute toutes les trames de données venant d'un autre port de transfert
Intègre les emplacements de station dans sa MAC table (apprentissage)
Reçoit les BPDUs et les transmet à son système
Envoie les BPDUs reçus de son système
Répond à SNMP
Etat « Disabled »
Cet état est similaire à l'état « blocking » sauf que le port est considéré physiquement non opérationnel (shut down ou problème physique).

Problématique

Dans un contexte de liaisons redondantes sans STP trois problèmes peuvent survenir :

1. Des tempêtes de diffusion (broadcast) : lorsque des trames de diffusion ou de multicast sont envoyées (FF-FF-FF-FF-FF-FF en destination), les commutateurs les renvoient par tous les ports. Les trames circulent en boucles et sont multipliées. Les trames n'ayant pas de durée de vie (TTL comme les paquets IP), elles peuvent tourner indéfiniment.

2-Une instabilité des tables MAC : quand une trame, même unicast, parvient aux commutateurs connectés en redondance, le port du commutateur associé à l'origine risque d'être erroné. Une boucle est susceptible d'être créée

Dans cet exemple, le PC1 envoie une trame au PC2. Les deux commutateurs reçoivent la trame sur leur port 0/2 et associent ce port à l'adresse MAC de PC1. Si l'adresse de PC2 est inconnue, les deux commutateurs transfèrent la trame à travers leur port 0/1. Les commutateurs reçoivent respectivement ces trames inversement et associent l'adresse MAC de PC1 au port 0/1. Ce processus peut se répéter indéfiniment.

3-Transmissions de trames multiples

Fonctionnement de protocole  STP

Une topologie physique physique redondante fournira des chemins multiples visant à améliorer la fiabilité d'un réseau. Toutefois, elle présente le désavantage de créer des boucles dans le réseau. Pour résoudre ce problème, STP crée au sein de cette topologie redondante un chemin sans boucle basé sur le chemin le plus court. Ce chemin est établi en fonction de la somme des coûts de liens entre les commutateurs. Ce coût est une valeur inverse à la vitesse d'un port, car un lien rapide aura un coût moins élevé qu'un lien lent. Aussi, un chemin sans boucle suppose que certains ports soient bloqués et pas d'autres. STP échange régulièrement des informations (appelées des BPDU - Bridge Protocol Data Unit) afin qu'une éventuelle modification de topologie puisse être adaptée sans boucle.
STP est activé par défaut sur les commutateurs Cisco, il crée un chemin sans boucles automatiquement entre eux.

 

Le " spanning tree " en trois étapes

Étape 1: Désignation d'un pont racine

Priorité du pont

ID de pont

Pont racine

Étape 2 : Désignation des ports racine

Coût de la route ou Coût du port

Coût du chemin racine

Port racine

Étape 3 : Choix des ports désignés

Coût de la route ou Coût du port

Coût du chemin racine

Étape 1: Désignation d'un pont racine

•         La première étape pour les commutateurs consiste à sélectionner un pont racine.

•         Le pont racine est le pont à partir duquel tous les autres chemins sont décidés.

•         Un seul commutateur peut prétendre au  titre de pont racine.

Le choix d'un pont est déterminé par :

         1. La priorité de pont la plus faible

         2. L'ID de pont le plus petit (tiebreaker ou pont de départage)

Priorité du pont

•         Il s'agit d'une valeur numérique.

•         Le commutateur qui présente la priorité de pont la plus faible est le pont racine..

•         Pour ce faire, les commutateurs utilisent des unités BPDU.

•         Chaque commutateur se considère comme le pont racine jusqu'à ce qu'il découvre qu'il en va autrement.

•         Sur tous les commutateurs Cisco Catalyst, la priorité de pont par défaut est 32768.

 

On se trouve donc dans une situation d'égalité ! Et après ?

Les ports du switch racine sont tous des ports dédignés

Étape 2 : Désignation des ports racine

•         Une fois le pont racine sélectionné, les commutateurs (ponts) doivent localiser les chemins redondants vers le pont racine et ne laisser accessible qu'un seul de ces chemins (ce qui implique de bloquer tous les autres).

•         Pour ce faire, les commutateurs utilisent des unités BPDU.

•         Comment le commutateur détermine-t-il le port à utiliser, connu sous le nom de port racine, et celui qui doit être bloqué ?

 

Coût de la route (ou Coût du port)

•         Le coût du port est utilisé pour identifier le chemin " le moins cher " ou " le plus rapide " vers le pont racine.

•         Par défaut, le coût du port est basé sur le média ou la bande passante du port.

•         Sur les commutateurs Cisco Catalyst, on obtient cette valeur en divisant 1 000 par la vitesse du média, exprimée en mégabits par secondes (Mbit/s).

•         Exemples :

•         Ethernet Standard : 1 000/10 = 100

•         Fast Ethernet : 1 000/100 = 10

Étape 3 : Choix des ports désignés

•         C'est le port unique d'un commutateur qui échange des données (trafic entrant et sortant) avec le pont racine.

•         Il peut également être considéré comme
le port annonçant le coût le plus bas vers le pont racine.

 

Résumé :

La Configuration de protocole STP

D’autre commandes :

http://curs.io/S3vC0v

Bonne chance

mohameddouhaji7@gmail.com