Module 5: Concepts du protocole STP

La redondance des chemins dans les réseaux de couche 2 permet d'éviter un point de défaillance unique.

Une boucle de couche 2 survient lorsqu'il y a plusieurs chemins entre deux appareils dans un réseau Ethernet et que le protocole STP n'est pas activé. Cela peut entraîner des problèmes de performance et de stabilité du réseau.

Le protocole STP (Spanning Tree Protocol) vise à éviter les boucles de couche 2 en éliminant les chemins redondants dans un réseau commuté.

Le protocole STP identifie les chemins redondants dans un réseau et bloque les ports inutiles pour éviter les boucles de couche 2.

Le protocole STP élimine les boucles de couche 2 en construisant un arbre couvrant, qui est un arbre sans cycle. Ce protocole fonctionne en désactivant les ports redondants sur les commutateurs.

Le protocole Rapid PVST+ est une version plus rapide et plus efficace du protocole STP.

Version originale d'IEEE 802.1D, elle crée une topologie sans boucle pour les réseaux avec des liaisons redondantes. Connu aussi comme CST (Common Spanning Tree).

Version étendue de STP proposée par Cisco, elle gère chaque VLAN avec une instance Spanning Tree séparée. Offre des fonctionnalités améliorées comme PortFast, UplinkFast, BackboneFast, protection BPDU, filtre BPDU, protection de racine et protection de boucle.

Version mise à jour du standard STP, incorporant IEEE 802.1w. Améliore la performance et la rapidité de convergence.

Version étendue par Cisco de RSTP, utilisant PVST+. Offre une instance distincte par VLAN et prend en charge les mêmes fonctionnalités de sécurité que PVST+.

Standard IEEE basé sur MISTP de Cisco, il mappe plusieurs VLANs dans une seule instance Spanning Tree.

Une version améliorée du protocole STP proposée par Cisco. Elle offre une instance Spanning Tree 802.1D distincte pour chaque VLAN configuré sur le réseau.

Le protocole Spanning Tree Protocol (STP) est un protocole de niveau 2 qui empêche les boucles dans un réseau d'accès. Il le fait en désactivant sélectivement les ports redondants de la couche d'accès.

Le pont racine est le commutateur central dans un réseau qui sert de point de référence pour le calcul des chemins.

L'identificateur de pont (BID) est une valeur unique qui identifie chaque commutateur dans un réseau. Il est utilisé pour déterminer le pont racine.

L'adresse MAC est une adresse physique qui est utilisée pour identifier un périphérique sur un réseau. Elle joue un rôle dans la sélection du pont racine.

Le BID est composé de deux parties: la priorité du pont et l'ID système étendu. La priorité peut être configurée par l'administrateur, tandis que l'ID système étendu est déterminé par l'adresse MAC du commutateur.

Le commutateur avec le plus faible BID devient le pont racine. Si deux commutateurs ont la même priorité, le commutateur avec l'adresse MAC la plus basse devient le pont racine.

L'administrateur peut modifier la priorité du pont pour influencer le choix du pont racine. Une priorité inférieure signifie un BID plus bas.

Les BPDU sont des trames spéciales utilisées par les commutateurs pour communiquer entre eux et établir la topologie du réseau. Elles contiennent des informations sur le BID et l'ID racine.

Lorsque le port est en mode Blocage, il ne transmet ni ne reçoit de données. Il n'y a pas de mise à jour de la table d'adresses MAC. Les BPDUs sont uniquement reçus.

Lorsque le port est en mode Écoute, il reçoit et transmet des données. Il n'y a pas de mise à jour de la table d'adresses MAC et seuls les BPDUs sont reçus.

Lorsque le port est en mode Apprentissage, il reçoit et transmet des données. La table d'adresses MAC est mise à jour en fonction des données reçues.

Lorsque le port est en mode Acheminement, il reçoit et transmet des données. La table d'adresses MAC est mise à jour et les données sont transmises vers d'autres réseaux.

Lorsque le port est en mode Désactivé, il ne transmet ni ne reçoit de données. La table d'adresses MAC n'est pas mise à jour et les BPDUs ne sont pas reçus.

Le protocole Spanning Tree Protocol (STP) peut être configuré pour fonctionner dans un environnement avec plusieurs VLAN. Chaque VLAN a sa propre instance Spanning Tree et son propre pont racine.

Multiple Spanning Tree (MST) est une implémentation Cisco du protocole MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol). Il permet de créer jusqu'à 16 instances du protocole RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) et de regrouper plusieurs VLAN utilisant la même topologie physique et logique dans une seule instance du protocole RSTP.

Chaque instance de MST gère les fonctionnalités RSTP comme PortFast, la protection BPDU, le filtre BPDU, la protection de la racine et la protection de la désignation.

RSTP (IEEE 802.1w) est une évolution du protocole STP (IEEE 802.1D) original. Il offre une meilleure performance et une convergence plus rapide.

RSTP conserve la terminologie et la plupart des paramètres de STP, facilitant ainsi la migration pour les administrateurs familiers avec le protocole original.

RSTP utilise le même algorithme que STP pour déterminer les rôles de port et la topologie du réseau.

RSTP optimise le recalcul de l'arbre couvrant (spanning tree) lors de changements de topologie. Il converge beaucoup plus rapidement que STP, parfois en quelques centaines de millisecondes.

Un port alternatif dans RSTP peut passer immédiatement à l'état de transmission sans attendre la convergence du réseau.

Rapid PVST+ est l'implémentation Cisco du protocole RSTP par VLAN. Chaque VLAN a sa propre instance de RSTP.

PortFast est une fonctionnalité qui permet aux ports de commutateur configurés comme des ports d'accès de passer immédiatement de l'état de blocage à l'état de transfert (forwarding), sans passer par les états d'écoute (listening) et d'apprentissage (learning) du STP. Cela réduit considérablement le délai de convergence du STP pour les périphériques connectés à ces ports d'accès (par exemple, les terminaux, les ordinateurs).

La protection BPDU (Bridge Protocol Data Unit) est une fonctionnalité de sécurité qui permet de détecter et de bloquer les BPDU non autorisés sur les ports d'accès des commutateurs. Cela protège le réseau des boucles potentielles et des problèmes de convergence du STP causés par des BPDU malveillants ou accidentels.

Le filtre BPDU est une fonctionnalité qui permet de filtrer les BPDU entrants basés sur leur source, leur type ou leur destination. Cela peut être utilisé pour sécuriser le réseau en bloquant les BPDU indésirables ou potentiellement malveillants.

La protection de racine est une fonctionnalité de sécurité qui permet de protéger le rôle de racine du STP contre les attaques potentielles d'un serveur non autorisé. Cela garantit que le commutateur principal du réseau est protégé et que la convergence du STP reste stable et fiable.

La protection de boucle est une fonctionnalité de sécurité qui permet de détecter et de bloquer les boucles potentielles dans le réseau. Cela est basé sur l'analyse des BPDU reçus et des états des ports, afin d'empêcher les boucles de se former et de perturber le trafic réseau.

La couche 2 du modèle OSI (Open Systems Interconnection) comprend le protocole STP (Spanning Tree Protocol) pour la gestion des boucles dans les réseaux locaux. Le STP est fondamental pour la connectivité et la fiabilité des réseaux locaux Ethernet.