Protocole Spanning Tree Expliqué | Étapes clés

Table of Contents

1. Introduction
2. Qu'est-ce que le protocole STP ?
3. Types de STP
   • 3.1 STP standard (802.1d)
   • 3.2 PVST (Per VLAN Spanning Tree)
   • 3.3 RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)
4. Comprendre les boucles et les problèmes qu'elles causent
   • 4.1 Les problèmes de boucle : la tempête de diffusion
   • 4.2 Les problèmes de boucle : les tables d'adresses MAC instables
   • 4.3 Les problèmes de boucle : les trames en double
5. La solution : le blocage des ports inutiles
6. Le processus de sélection du pont racine
7. Les étapes du processus STP
   • 7.1 Étape 1 : Élection du pont racine
   • 7.2 Étape 2 : Mise en état de transfert des interfaces du pont racine
   • 7.3 Étape 3 : Sélection des ports racine
   • 7.4 Étape 4 : Détermination des ports désignés
   • 7.5 Étape 5 : Blocage des autres ports
8. Convergence du STP et les problèmes de temps de rétablissement
9. Améliorations avec le protocole RSTP
10. Conclusion

🌲 Qu'est-ce que le protocole STP ?

Le protocole Spanning Tree (STP) est un mécanisme utilisé dans les réseaux commutés pour prévenir la formation de boucles et assurer une connectivité fiable. Sur l'examen CCNA, le STP est un sujet important et parfois intimidant. Heureusement, le STP suit un ensemble de règles strictes, et une fois que vous les connaissez, il devient un sujet simple à comprendre.

🔄 Types de STP

Il existe différents types de STP développés au fil des années. Les principaux types sont le STP standard ou 802.1d, le PVST (Per VLAN Spanning Tree) et le RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol).

3.1 STP standard (802.1d)

Il s'agit du STP original et il peut être considéré comme le point de départ pour comprendre les autres types de STP.

3.2 PVST (Per VLAN Spanning Tree)

Le PVST est une amélioration apportée par Cisco au STP standard. Il permet de configurer le STP au niveau des VLAN, ce qui est particulièrement utile dans les réseaux étendus avec de nombreux commutateurs et VLANs.

3.3 RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)

Le RSTP est une version améliorée du STP standard, offrant une convergence beaucoup plus rapide et une meilleure utilisation des liens redondants.

🔁 Comprendre les boucles et les problèmes qu'elles causent

Les boucles dans un réseau commuté peuvent causer de nombreux problèmes, y compris une tempête de diffusion, des tables d'adresses MAC instables et des trames en double.

4.1 Les problèmes de boucle : la tempête de diffusion

Lorsqu'une boucle est présente dans un réseau commuté, les trames de diffusion sont continuellement transmises d'un commutateur à l'autre, créant ainsi une tempête de diffusion. Cette tempête de diffusion peut rapidement engorger le réseau et causer des problèmes de connectivité.

4.2 Les problèmes de boucle : les tables d'adresses MAC instables

Les boucles peuvent également perturber les tables d'adresses MAC des commutateurs. Lorsque des trames sont continuellement transmises d'un commutateur à l'autre, les tables d'adresses MAC doivent être mises à jour en permanence, ce qui entraîne une instabilité et une inefficacité du réseau.

4.3 Les problèmes de boucle : les trames en double

En présence d'une boucle, il est possible que des trames soient transmises en double sur le réseau. Cela peut entraîner des problèmes de connectivité et une utilisation inutile de la bande passante.

🛠️ La solution : le blocage des ports inutiles

Le STP résout ces problèmes de boucle en permettant aux commutateurs de sélectionner dynamiquement les ports sur lesquels les trames sont transmises. Les ports inutiles sont bloqués pour éviter la formation de boucles.

Maintenant que nous avons une compréhension générale du STP et des problèmes qu'il résout, examinons plus en détail le processus de sélection du pont racine et les étapes du STP.

🏰 Le processus de sélection du pont racine

Le premier élément clé du processus STP est l'élection du pont racine. Chaque commutateur dans le réseau estime qu'il devrait être le pont racine et envoie un message BPDU (Bridge Protocol Data Units) contenant son identifiant de pont et le coût jusqu'au pont racine.

Le commutateur avec le plus bas coût global devient alors le pont racine.

🔄🛠️ Les étapes du processus STP

Une fois que le pont racine est élu, les autres commutateurs du réseau vont suivre différentes étapes pour déterminer les ports à bloquer et les ports à mettre en état de transfert.

7.1 Étape 1 : Élection du pont racine

Chaque commutateur envoie des messages BPDU pour annoncer son identifiant de pont et le coût jusqu'au pont racine. Le commutateur avec le plus bas coût global devient le pont racine.

7.2 Étape 2 : Mise en état de transfert des interfaces du pont racine

Tous les ports du pont racine sont mis en état de transfert. Cela signifie que les trames peuvent être envoyées et reçues sur ces ports.

7.3 Étape 3 : Sélection des ports racine

Chaque commutateur non-racine doit choisir le meilleur port pour atteindre le pont racine. Le choix est basé sur le coût du port, avec le port ayant le coût le plus bas sélectionné comme port racine.

7.4 Étape 4 : Détermination des ports désignés

Les ports qui n'ont pas été sélectionnés comme ports racine vont être désignés comme ports désignés. Ces ports sont utilisés pour connecter les commutateurs et acheminer les trames vers le pont racine.

7.5 Étape 5 : Blocage des autres ports

Tous les autres ports qui ne sont ni des ports racine ni des ports désignés sont mis dans l'état de blocage pour éviter les boucles.

🔄⏳ Convergence du STP et les problèmes de temps de rétablissement

L'une des limites du STP standard est le temps qu'il faut pour qu'un réseau converge après un changement. Dans les réseaux d'aujourd'hui, même une seconde d'interruption peut poser des problèmes.

Le processus de convergence STP peut prendre du temps, car les ports doivent passer par les états d'écoute et d'apprentissage avant de passer à l'état de transfert. Cela peut prendre jusqu'à 50 secondes pour qu'un réseau se rétablisse après une coupure.

Pour remédier à ce problème, Cisco a développé le protocole RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) qui offre une convergence nettement plus rapide.

🚀 Améliorations avec le protocole RSTP

Le protocole RSTP améliore la convergence du STP en réduisant considérablement le temps nécessaire au rétablissement du réseau. Contrairement au STP standard, le RSTP permet aux ports de passer directement à l'état de transfert, sans passer par les états d'écoute et d'apprentissage.

Le RSTP peut réduire le temps de convergence à quelques secondes, offrant ainsi une meilleure disponibilité du réseau.

📝 Conclusion

Le protocole STP est un mécanisme essentiel dans les réseaux commutés pour éviter les boucles et assurer une connectivité fiable. Bien qu'il puisse sembler complexe au premier abord, en comprenant les différentes étapes du processus STP, il devient plus facile à maîtriser.

Avec les améliorations apportées par des protocoles comme le PVST et le RSTP, il est possible d'améliorer la rapidité de convergence et la disponibilité du réseau.

En fin de compte, il est important de connaître le STP pour le passage de l'examen CCNA et pour assurer des réseaux stables et performants.

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