Spanning-Tree : Fonctionnement STP
Fonctionnement STP : Dans ce cours, nous allons voir comment le spanning-tree (STP) travaille !
Dans cet exemple du fonctionnement STP, nous avons trois commutateurs, représenter avec Mac-adresse, qui forment une boucle.
Comme le spanning tree est activé, l’ensemble des switches vont s’envoyer des frames spécial qu’ont appel des BPDU.
Et voici de quoi est composée une frame BPDU.
Il y a beaucoup de champs, mais seuls deux sont importants pour le moment.
- Le champ de l’adresse MAC
- Et celui du Bridge priority !
Ces deux champs identifient le Bridge ID
C’est l’information que le spanning three a besoin pour effectuer son calcul !
Pour commencer le fonctionnement STP, le spanning tree va élire un pont racine, plus connu sous le nom de « root bridge ». Cette élection se fait par celui qui au plus petit « Bridge ID ».
Plus l’identifiant du pont est bas, mieux c’est.
Par défaut, la priorité est réglée sur une valeur de 32768, il est possible de le modifier, soi-même, si on le souhaite.
Alors à votre avis, sur cette topologie, quel sera le Root Bridge ?
Eh bien comme la priorité est identique sur tous les switchs, la sélection va se faire sur le plus petit mac adresse.
Et ici il s’agit du switch A. Ce sera lui, le Root Bridge !
Les ports sur un root bridge sont toujours tagués en « désigné », ce qui signifie qu’ils sont dans un état de « forwarding ».
Nous reviendrons plus tard sur les différents états de ports.
Ici, nous marquons de la lettre « D » les ports désignés du switch qui a été élu Root Bridge.
Maintenant, que nous avons trouvé le pont Racine, la prochaine étape de calcul du spanning tree, consiste à trouver le chemin Le plus court vers ce pont racine.
Ce chemin est appelé « port racine » ou « root port »
Voici les ports qui seront marqués « Root port », c’est bien eux qui ont le chemin le plus rapide pour accéder au Root Bridge !
Le spanning tree regarde la vitesse réelle de l’interface pour sélection le chemin le plus rapide.
Par exemple, il préféra passer par 3 liens de 1 gigabit que plutôt passer 1 lien de 10 mégabits !
Chaque interface est représentée par un coût selon sa vitesse !
Pour déterminer le chemin le plus court vers la racine, nous devons regarder le coût de l’interface.
Coûts des interfaces par rapport à leurs vitesses
Voici un tableau qui représente les coûts des interfaces par rapport à leurs vitesses.
Comme vous pouvez le voir, plus l’interface est rapide, et plus le coût est bas.
Il est donc préférable de traverser 4 liaisons Gigabit plutôt que de traverser un seul lien de 100 Mbit.
Car le coût sera de 16 pour 4 liaisons de 1 gigabit et de 19 pour une liaison de 100 mégabits.
Ici aussi, il est possible de modifier les différents coûts des liaisons, soit mêmes !
À partir de cet instant, le spanning tree à déterminer le root bridge avec ses ports marqués en « désigné » et à marquer les root port des autres switches, qui correspond donc au chemin le plus court !
Mais nous avons toujours une boucle !
Il faut donc fermer l’un des ports entre le switch B et le switch C pour casser cette boucle.
Quel port, le spanning tree choisira-t-il de couper ?
Celui du switch B ou celui du switch C ?
Pour faire cette élection, le spanning tree se basera une nouvelle fois sur le bridge ID.
Pour rappel, plus la valeur est basse et mieux c’est !
Ici, comme la priorité est identique, l’élection se base sur l’adresse MAC, et c’est le switch B qui a la plus petite adresse MAC, c’est lui qui sort vainqueur de cette bataille.
Le switch C bloquera son port !
Ce qui aura pour effet de casser la boucle.
L’interface bloquée |portera les initiales de « ND » qu’on peut traduire par « Non désigné ».
Et un port non désigné est un port dans un état bloquer.
En fermant cette interface, le spanning tree à régler le problème de boucle !
Et le port en face du port bloqué sera marqué « désigné »
Nous venons de voir les bases du spanning Tree !
Si vous avez déjà joué avec des commutateurs Cisco, vous avez dû remarquer qu’à chaque fois qu’on branche un câble, une LED, au-dessus du port, clignote en orange avant de passer au vert.
Quand la LED clignote orange, c’est que le spanning tree est en train de déterminer l’état de l’interface !
- Le port est en mode « écoute » pendant 15 secondes. Dans cette phase, il recevra et enverra des BPDU uniquement. Aucune adresse MAC ne sera associée au port et aucune transmission de donnée n’est possible.
- Ensuite le port passe en mode 'apprentissage’pendant 15 secondes aussi. Dans ce mode, il continue d’envoyer et de recevoir des BPDU, mais cette fois-ci, le switch est capable d’apprendre les adresses MAC. Les transmissions de données ne sont toujours pas possibles.
- À la fin de ces 15s, Le switch rentre en état de « transfert », c’est dans ce mode qu’il est capable de transférer des données, c’est-à-dire de faire son boulot de commutation !
L’ensemble de ces étapes ont donc pris 30 secondes pour passer du mode écoute au mode de transfert, ce qui est TRÈS lent pour les réseaux de nos jours.
Nous venons de voir le mécanisme du spanning tree, mais il n’existe pas qu’un seul type de spanning tree…
- Nous avons le spanning tree classique.
- Le spanning tree par Vlan
- Le spanning tree rapide
- Le spanning tree par Vlan Rapide
- Et le spanning tree multiple
Conclusion
En conclusion, le fonctionnement STP (Spanning Tree Protocol) constitue un élément essentiel dans la gestion des réseaux informatiques. À travers une série d'étapes, le STP permet de prévenir les boucles dans les topologies en établissant un chemin logique optimal. L'élection du pont racine et la détermination des ports racine sont des processus cruciaux pour garantir la stabilité du réseau. Le calcul des coûts des interfaces selon leur vitesse contribue à définir le chemin le plus rapide vers le pont racine. La manipulation des états des ports, de l'écoute au transfert, assure la sécurité et l'efficacité du réseau. Bien que le processus puisse sembler lent, le fonctionnement STP demeure indispensable pour maintenir l'intégrité des infrastructures réseau.
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