Le Spanning Tree
La gestion des réseaux nécessite un équilibre délicat entre redondance et efficacité. La redondance, ou la présence de liens de secours et de chemins alternatifs dans un réseau, est une exigence pour garantir une haute disponibilité et une fiabilité du réseau. Les administrateurs réseau peuvent également utiliser l’agrégation de liens pour augmenter la bande passante et optimiser les performances. Cependant, ces ajouts de liens supplémentaires peuvent complexifier la topologie du réseau, transformant une structure simple en une structure en anneau ou même en maillage.
Lorsqu’un réseau évolue vers une topologie en anneau ou en maillage, de nouveaux défis surgissent. Le premier et le plus épineux concerne le risque de boucles de données. Une boucle de données se produit lorsque les paquets circulent indéfiniment entre les switches, créant ainsi une charge inutile et potentiellement désastreuse pour le réseau. Ce problème est particulièrement préoccupant, car il peut entraîner une saturation du réseau, affectant ainsi la qualité de service et pouvant même provoquer une panne du réseau.
À ce stade, une solution est nécessaire pour maintenir à la fois la redondance souhaitée et l’efficacité du réseau. C’est là que le protocole Spanning Tree entre en jeu. Ce protocole a été conçu pour aborder précisément ces problèmes en permettant une topologie en arbre qui élimine les boucles. L’efficacité du protocole Spanning Tree ne s’arrête pas là. Il est également dynamique, ce qui signifie qu’il peut s’adapter aux changements dans la topologie du réseau. Si un lien échoue ou si un nouvel équipement est ajouté, le protocole reconfigure la topologie en arbre pour maintenir une topologie sans boucle.
Bien que ce soit une solution élégante, le protocole Spanning Tree n’est pas sans ses inconvénients. Par exemple, certains liens peuvent être désactivés et donc ne seront plus utilisés, ce qui peut être considéré comme un gaspillage de ressources. C’est justement pour cette raison que vous devez configurer l’agrégation de liens manuellement, sinon l’un de ces liens sera désactivé. De plus, la convergence vers une nouvelle topologie après un changement peut prendre du temps (environ 60 secondes sur les protocoles standard, mais quelques millisecondes sur les protocoles modernes), affectant la qualité du service pendant cette période.
L’algorithme du STP
Pour comprendre en profondeur le fonctionnement du protocole Spanning Tree, il est utile de décomposer son algorithme en étapes séquentielles. Ces étapes permettent d’assurer une topologie de réseau sans boucle tout en garantissant une redondance suffisante.
- Élection de la racine: La première étape consiste à élire un switch comme étant la “racine” du spanning tree. Généralement, cette tâche est effectuée par l’administrateur système, qui choisit le switch le plus proche du routeur principal pour minimiser les coûts de chemin. Cependant, si aucun switch n’est explicitement configuré pour être la racine, l’élection se fait automatiquement en se basant sur l’adresse MAC la plus basse.
- Déterminer le meilleur chemin vers la racine: Une fois la racine établie, chaque switch calcule le coût du chemin pour atteindre cette racine. Le coût est une valeur numérique attribuée à chaque lien, généralement en fonction de la vitesse de transmission. Le switch choisira le lien qui offre le chemin le plus court pour atteindre la racine et marquera ce lien comme son “Root Port“.
- Déterminer les ports de réception: Ensuite, au sein de chaque segment du réseau, on détermine quel switch est le mieux placé pour acheminer le trafic. Ce switch sera désigné comme le “switch désigné” pour ce segment et son lien vers ce segment sera le “Designated Port“. Ce sont ces liens désignés qui seront utilisés pour le transit du trafic au sein de chaque segment.
- Blocage des liens supplémentaires: Finalement, tous les liens qui ne sont pas identifiés comme un lien racine ou un lien désigné sont mis en état de blocage. Ces liens restent inactifs et n’acheminent pas le trafic, ce qui élimine le risque de boucles de données.
Exemple de STP
Dans les exemples ci-dessous, considérez :
- Les ports vers la racine sont en bleue ;
- Les ports désignés sont en vert;
- Les ports bloqués sont en rouge;
- Le switch racine porte un M.
Un routeur
Un switch
Un HUB
