STP – Protocole Spanning Tree expliqué

Pourquoi avons-nous besoin de STP ?

Voici une situation dans laquelle le protocole Spanning Tree est important :

• La fiabilité (tolérance aux pannes) du réseau augmente de façon exponentielle grâce à l'introduction de la redondance.
• Les commutateurs inondent le trafic sur tous les ports, lorsque le trafic doit être envoyé vers une destination qui n'est pas encore connue.
• Le trafic de diffusion et de multidiffusion est transféré vers chaque port, à l'exception du port sur lequel le trafic est arrivé.
• Le protocole Spanning-Tree est utilisé pour créer une topologie logique sans boucle à partir d'une topologie physique comportant des boucles.

Comment fonctionne le STP ? Exemple

Les arbres couvrants utilisent un algorithme pour rechercher les liens redondants dans le LAN et sélectionnez les meilleurs chemins. Il est principalement utilisé pour mettre tous les liens en redirection ou en blocage.

Après ce processus, tous les liens sans lien redondant sont susceptibles d'être à l'état de transfert. Les liens redondants qui n'étaient pas aussi bons que les liens sélectionnés seraient bloquants. Spanning Tree n'utilise jamais plusieurs liens vers la même destination. Il n'y a pas de fonctionnalité de partage de charge avec Spanning Tree.

Types de STP

Voici différents types de protocoles Spanning Tree :

Standard	Description	Abréviation
IEEE 802D.	Prévention de boucle Reconfiguration automatique de l'arborescence en cas de modification Convergence lente (jusqu'à 50 bps)	STP
IEEE 802w	Protocole Spanning Tree rapide STP amélioré avec une convergence plus rapide Rétrocompatible avec STP	RSTP
IEEE 802Q	LAN virtuel Définir 1 arbre couvrant commun pour tous les VLAN	CST
Cisco Propriétaire	Par arbre couvrant VLAN 1 instance STP par VLAN PVST + est une variante améliorée de PVST	PVRST+ ouR-PVST+
Cisco Propriétaire	Arbre couvrant rapide par VLAN	PVRST+ ouR-PVST+
IEEE 802.1	Protocole Spanning Tree multiple Plusieurs instances de VLAN mappées sur 1 STP.	MSTP ou Ml STP

Critères pour l'arbre couvrant

Les trois critères de la boucle Spanning Tree permettent de décider si l'interface est à l'état de transfert :

• Toutes les interfaces du pont racine doivent être mises dans un état de transfert.
• Pour les autres ponts qui ne sont pas le pont racine, le port le plus proche du pont racine est mis dans un état de transfert.
• Le pont avec la distance administrateur la plus faible par rapport au pont racine est appelé pont désigné.

Étape du protocole STP

Les quatre étapes des états du port Spanning-Tree sont :

État de blocage

L'état de bloc est un port non désigné et il ne participe jamais au transfert de trames. Sa limite de temps est de 20 secondes ou illimitée. Une interface entre toujours dans l’état de blocage lorsque vous activez STP.

État d'écoute

L'état d'écoute est le premier état. C'est une interface qui est entrée après l'état de blocage. L'interface vous aide à déterminer que l'interface qui doit participer au transfert de trame.

L'état d'écoute remplit les fonctions suivantes :

• Supprime les trames reçues sur le port
• N'apprend pas les adresses
• Reçoit les BPDU

État d'apprentissage

L’état d’apprentissage aide à se préparer à participer au transfert de trames. L'interface nous permet d'entrer dans l'état d'apprentissage à partir de l'ardoise d'écoute.

L'état d'apprentissage remplit les fonctions suivantes :

• Supprime les trames reçues sur le port
• Reçoit les BPDU
• Apprend les adresses

État de transfert

Une interface dans l'état de transfert forme les trames de transfert. Cette interface entre dans l'état de transfert à partir de l'état d'apprentissage et remplit les fonctions suivantes :

• Reçoit et transmet les trames reçues sur le port
• Apprend les adresses
• Reçoit les BPDU

État désactivé

Cet état ne participe pas à la boucle Spanning Tree car le port est administrativement désactivé et son timing est également illimité.

Une interface désactivée remplit les fonctions suivantes :

• Supprime les trames reçues sur le port
• N'apprend pas les adresses
• Ne reçoit pas de BPDU

Termes importants utilisés dans le protocole Spanning Tree

Voici quelques termes importants utilisés

Pont

Le pont est un composant important de VTP, qui connecte deux ou plusieurs segments LAN.

Pont racine (RB)

C'est le pont qui offre un point d'interconnexion pour tous les segments. Tous les ponts d'un réseau local ont un chemin vers la racine. STP vous permet de sélectionner automatiquement le pont racine. Cependant, si l'administrateur du réseau STP le souhaite, il peut modifier le RB en fonction du réseau.

Pont non racine (NRB)

Un pont racine de midi est tout pont qui n'est pas le pont racine.

Port racine (RP)

Le port racine est un port qui mène vers le Root Bridge.

Port désigné (DP) :

Chaque segment LAN possède 1 port désigné. Chaque pont reçoit également les trames de DP et les transmet via son RP vers le pont racine.

ID de port :

L'ID de port vous aide à décider du port racine. Il se compose d'une valeur de priorité configurable de 1 octet et d'un numéro de port unique de chaque pont.

Coût du chemin (PC) :

Path Cost, également appelé PC, aide à décider de la meilleure topologie en termes de vitesse de transfert. STP utilise le concept de Path Cost.

Ports désignés

Un port désigné est un port désactivé et il est bloqué par un administrateur réseau. Ce port ne peut pas envoyer de paquet à un autre commutateur. Il ne s'agit pas non plus d'une adresse MAC renseignée sur la table MAC.

Ports non désignés

Un port non désigné est un port de commutateur bloqué. Il est également connu sous le nom de port bloqué, ou parfois de port alternatif. Il ne peut pas transférer les paquets vers le commutateur suivant. Il ne remplit pas non plus le Adresse MAC dans le tableau MAC.

RSTP :

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) est un protocole réseau qui garantit une topologie sans boucle pour les réseaux Ethernet.

Unités de données de protocole de pont (BPDU)

Le protocole Spanning Tree nécessite qu'un périphérique réseau STP échange des messages à partir d'une topologie logique sans boucle. Ces messages sont appelés BPDUS (Bridge Protocol Data Units). Chaque périphérique réseau envoie des BPDU, ce qui facilite l'échange d'informations topologiques.

BPDUS aide les commutateurs à effectuer les opérations suivantes :

• Sélectionnez un seul commutateur qui fera office de racine du spanning-tree.
• BPDUS aide également à calculer le chemin le plus court entre lui-même et le commutateur racine, qui est désigné comme l'un des commutateurs comme le plus proche de celui de la racine pour chaque segment LAN.
• Sélectionnez l'un de ses ports comme port racine (s'il s'agit d'un sans commutateur)
• Récupérez les ports qui font partie de l'algorithme Spanning Tree appelés ports désignés.
• Bloque les ports non désignés.

Configuration BPDU

Il s'agit d'un identifiant de pont unique du périphérique racine dans la topologie du réseau. Il agit comme un identifiant de pont du pont émetteur, un identifiant du port émetteur.

BPDU de notification de changement de topologie (TCN)

Un périphérique réseau est sélectionné comme pont racine. La distance la plus courte jusqu'au pont racine doit être calculée pour chaque périphérique réseau en fonction du coût du chemin.

Un pont désigné pour chaque segment LAN est sélectionné. Il s'agit également du périphérique réseau le plus proche du pont racine, il doit donc être transmis à la racine. Il s'agit du port qui offre le meilleur chemin entre le pont et n'importe quel pont racine.

Différences entre STP et RSTP

STP	RSTP
Dans STP, le pont envoie uniquement un BPDU lorsqu'il est examiné sur son RP (protocole racine) depuis RB (le pont racine).	RSTP permet au commutateur d'envoyer du BPDU à chaque fois.
STP comprend deux types de ports : le port racine et le port désigné	La méthode RSTP inclut un port supplémentaire, un port alternatif et des ports de sauvegarde.

Résumé

Le protocole STP est défini comme un protocole de gestion de liens conçu pour prendre en charge les liens redondants qui arrêtent les boucles de commutation dans le réseau STP.

Région	Description	Traiter les BPDU	Apprendre MAC
Inti	Initialisation d'un port.	NON	NON
Hors Ligne	Etat administratif qui ne participe pas aux opérations standards STP.	NON	Non
Blocage	Le port ne transmet pas les trames Ethernet.	Oui (recevoir et traiter uniquement les BPDUS)	Non
Écoute	Le calcul de la topologie sans boucle est effectué dans cet état STP. Le port se voit attribuer son rôle.	Oui (Envoyer et recevoir BPDUS)	NON
Formations	Il s'agit d'un état supplémentaire pour retarder le transfert des trames Ethernet, ce qui vous permet d'éviter d'inonder le réseau.	Oui	Oui (table d'adresses MAC populaires)
Forwarding	Fonctionnement normal du transfert des trames Ethernet.	Oui	Oui