Présentation du protocole Spanning-Tree
Fonctionnement des protocoles Spanning Tree
Les réseaux Ethernet sont sujets aux tempêtes de diffusion en cas de mise en place de boucles. Toutefois, un réseau Ethernet doit inclure des boucles car elles fournissent des chemins redondants en cas de défaillance de liaison. Les protocoles Spanning-Tree permettent de résoudre ces deux problèmes car ils assurent la redondance de liaisons tout en préviennent les boucles indésirables.
les équipements Juniper Networks assurent la prévention des boucles de couche 2 par le biais du protocole STP (Spanning Tree Protocol), du protocole RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol), du MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol) et du protocole VSTP (VLAN Spanning Tree Protocol). Le protocole RSTP est le protocole Spanning Tree par défaut qui permet de prévenir les boucles sur les réseaux Ethernet.
Ce sujet décrit les sujets suivants:
- Avantages des protocoles Spanning Tree
- Les protocoles Spanning Tree aident à prévenir les tempêtes de diffusion
- Les rôles de port déterminent la participation au Spanning Tree
- États des ports Déterminent le traitement d’une trame par un port
- Ports de périphérie Connexion à des équipements qui ne peuvent pas faire partie d’un Spanning Tree
- Les BPUS assurent la maintenance du Spanning Tree
- Lorsqu’un pont racine échoue
- Les équipements doivent réapprendre aux adresses MAC en cas de défaillance d’une liaison
Avantages des protocoles Spanning Tree
Les protocoles Spanning Tree ont les avantages suivants:
Redondance des liaisons tout en préviennent les boucles indésirables
Prévention des tempêtes de diffusion
Se connecte aux équipements non capables de STP, tels que les PC, les serveurs, les routeurs ou les hubs non connectés à d’autres commutateurs, à l’aide de ports de périphérie
Les protocoles Spanning Tree aident à prévenir les tempêtes de diffusion
Les protocoles Spanning Tree évitent intelligemment les boucles d’un réseau en créant une topologie d’arborescence (Spanning Tree) de l’ensemble du réseau ponté, avec un seul chemin disponible entre la racine de l’arborescence et une branche. Tous les autres chemins sont forcés de se mettre en veille. La racine de l’arborescence est un commutateur du réseau choisi par l’algorithme STA (Spanning Tree Algorithm) à utiliser lors du calcul du meilleur chemin entre les ponts du réseau et le pont racine. Les trames parcourent le réseau jusqu’à leur destination– une branche telle qu’un PC d’utilisateur final – le long des branches. Une branche d’arborescence est un segment de réseau, ou liaison, entre les ponts. Les commutateurs qui transfertnt des trames via un Spanning Tree STP sont appelés ponts désignés.
Si vous utilisez des commutateurs Junos OS pour EX Series et QFX Series avec la prise en charge du style de configuration ELS (Enhanced Layer 2 Software), vous pouvez forcer la version d’origine du IEEE 802.1D Spanning Tree Protocol (STP) à s’exécuter en lieu et place de RSTP ou VSTP en établissant la version de force.
Les rôles de port déterminent la participation au Spanning Tree
Chaque port a un rôle et un état. Le rôle d’un port détermine son rôle dans le Spanning Tree. Les cinq rôles de port utilisés dans le RSTP sont:
Port racine: le port le plus proche du pont racine (le coût du chemin depuis un pont est le plus bas). Il s’agit du seul port à recevoir des trames depuis le pont racine et à les faire avancer.
Port désigné: port qui dirige le trafic du pont racine vers une feuille. Un pont désigné dispose d’un port désigné pour chaque connexion de liaison qu’il dessert. Un pont racine fait avancer les trames de tous ses ports, qui servent de ports désignés.
Port alternatif: un port qui fournit un chemin alternatif vers le pont racine en cas de problème du port racine et est placé dans l’état de discarding. Ce port ne fait pas partie du Spanning Tree actif, mais si le port racine tombe en panne, c’est le port alternatif qui prend immédiatement le relais.
Port de secours: port qui fournit un chemin de secours vers les feuilles du Spanning Tree en cas de échec d’un port désigné et placé dans l’état de discarding. Un port de secours peut exister uniquement lorsque deux ports de pont ou plus se connectent au même réseau lan pour lequel le pont sert de pont désigné. Un port de secours pour un port désigné prend immédiatement le relais en cas de panne du port.
Port désactivé: le port ne fait pas partie du Spanning Tree actif.
États des ports Déterminent le traitement d’une trame par un port
Chaque port a un état et un rôle. L’état d’un port détermine la façon dont il traite une trame. Le RSTP place chaque port d’un pont désigné dans l’un des trois états:
Discarding: le port écarte tous les BPUS. Un port dans cet état rejette toutes les trames qu’il reçoit et n’apprend pas d’adresses MAC.
Apprentissage: le port se prépare au transport du trafic en examinant les trames reçues pour obtenir des informations de localisation afin de créer sa table d’adresses MAC.
Forwarding: le port filtre et fait avancer les trames. Un port dans l’état de forwarding fait partie du Spanning Tree actif.
Ports de périphérie Connexion à des équipements qui ne peuvent pas faire partie d’un Spanning Tree
Spanning Tree définit également le concept de port périphérique, qui est un portdésigné qui se connecte aux équipements non capables de STP, tels que les PC, serveurs, routeurs ou hubs non connectés à d’autres commutateurs. Les ports de périphérie se connectant directement aux stations finaux, ils ne peuvent pas créer de boucles réseau et peuvent passer immédiatement à l’état de transfert. Vous pouvez configurer manuellement les ports de périphérie, et un commutateur peut également détecter les ports en périphérie en notant l’absence de communication depuis les stations de fin.
Les ports de périphérie eux-mêmes envoient des BPDUs au Spanning Tree. Si vous avez une bonne compréhension de l’impact sur votre réseau et que vous souhaitez modifier RSTP sur l’interface de port de périphérie.
Les BPUS assurent la maintenance du Spanning Tree
Les protocoles Spanning Tree utilisent des trames appelées unités de données de protocole de pont (BPUS) pour créer et entretenir le Spanning Tree. Une trame BPDU est un message envoyé d’un commutateur à un autre pour communiquer des informations à son sujet, telles que son ID de pont, les coûts du chemin racine et les adresses MAC de port. L’échange initial de BPUS entre commutateurs détermine le pont racine. Dans le même temps, elles servent à communiquer le coût de chaque liaison entre les équipements des filiales, en fonction de la vitesse du port ou de la configuration de l’utilisateur. Le RSTP utilise ce coût de chemin pour déterminer le chemin idéal pour les trames de données et se déplacer d’une feuille à une autre, puis bloque toutes les autres routes. Si un port de périphérie reçoit un BPDU, il passe automatiquement à un port RSTP régulier.
Lorsque le réseau est en état stable, le Spanning Tree converge lorsque l’algorithme SPANNING (Spanning Tree Algorithm) identifie les ponts racine et désignés et que tous les ports sont dans un état de forwarding ou de blocage. Pour maintenir l’arborescence, le pont racine continue d’envoyer des BPU sous un intervalle d’un instant (2 secondes par défaut). Ces BPUS continuent de communiquer la topologie de l’arborescence actuelle. Lorsqu’un port reçoit un BPDU hello, il compare les informations déjà stockées pour le port reçu. Une des trois actions est en cours lorsqu’un commutateur reçoit un BPDU:
Si les données BPDU sont en correspondance avec l’entrée existante dans la table d’adresses MAC, le port réinitialise un compteur appelé âge max. À zéro, puis il redéplique un nouveau BPDU avec les informations de topologie actives actuelles vers le port suivant du Spanning Tree.
Si la topologie du BPDU a été modifiée, les informations sont mises à jour dans la table d’adresses MAC, l’âge max. Est de nouveau définie à zéro et un nouveau BPDU est transmis avec les informations de topologie active actuelles vers le prochain port du Spanning Tree.
Lorsqu’un port ne reçoit pas de BPDU trois fois, il réagit de deux manières différentes. Si le port est le port racine, une rework complète du Spanning Tree est possible: découvrez lorsqu’un pont racine RSTP échoue. S’il s’agit d’un pont non-root, RSTP détecte que l’équipement connecté ne peut pas envoyer de BPDUs et convertit ce port en port périphérique.
Lorsqu’un pont racine échoue
En cas de panne d’une liaison vers le port racine, un indicateur appelé notification de changement de topologie (TCN) est ajouté au BPDU. Lorsque ce BPDU atteint le port suivant dans le VLAN, la table d’adresses MAC est en couleur et le BPDU est envoyé au pont suivant. Tous les ports du VLAN ont fini par flusher leurs tables d’adresses MAC. Le RSTP configure ensuite un nouveau port racine. En cas de échec d’un port racine ou d’un port désigné, le port alternatif ou de secours prend la relève après un échange de BPDUS appelé accord de proposition. RSTP propage cette poignée de liaisons point à point,qui sont des liaisons dédiées entre deux commutateurs ou deux réseaux, qui se connectent à un port à un autre. Si un port local devient une nouvelle racine ou un port désigné, il négocie une transition rapide avec le port d’accueil du commutateur voisin le plus proche en utilisant la négociation de proposition et d’accord pour garantir une topologie sans boucle.
Les équipements doivent réapprendre aux adresses MAC en cas de défaillance d’une liaison
En raison d’une défaillance de liaison qui amène tous les ports associés à flusher leur table d’adresses MAC, le réseau peut être plus lent à mesure qu’il inonde à nouveau les adresses MAC. Il existe un moyen d’accélérer ce processus de nouvelle apprentissage. Lors de la propagation du TCN, la table de transfert de couche 2 des commutateurs est flushée, ce qui se termine par un flot de paquets de données. La fonction ARP (Address Resolution Protocol) permet au commutateur d’envoyer de manière proactive des requêtes d’adresses IP dans le cache ARP (présent à cause de l’interface VLAN de couche 3). Lorsque le programme ARP sur STP est activé, les commutateurs s’appuient sur la table de transfert de couche 2, limitant ainsi les risques d’inondage plus tard. La mise en place d’un ARP sur STP est très utile pour éviter les inondsion excessives dans les grands réseaux de couche 2 à l’aide d’RVV.
La fonctionnalité ARP n’est pas disponible sur Junos OS pour EX Series avec la prise en charge du style de configuration ELS (Enhanced Layer 2 Software).
Voir également
Choisir un protocole Spanning Tree
Lorsque vous choisissez un protocole Spanning Tree, deux questions de base sont à se poser:
Quelles sont les fonctionnalités STP dont j’ai besoin?
Quel commutateur ou routeur sera utilisé?
- Comparaison des fonctionnalités spanning tree
- Prise en charge et limites du Spanning Tree du commutateur et du routeur
Comparaison des fonctionnalités spanning tree
Le tableau 1 décrit les différences entre protocoles Spanning Tree STP, RSTP, MSTP et VSTP.
| Inconvénients | des protocoles | |
|---|---|---|
RSTP |
|
|
|
Astuce:
Utilisez .
Astuce:
Si RSTP a été forcé d’fonctionner comme version STP d’origine, vous pouvez revenir à RSTP en revenir à RSTP ou à VSTP à partir de Forced IEEE 802.1D STP. |
||
STP (STP) |
|
|
|
Astuce:
Utilisez |
||
MSTP |
|
|
Astuce:
Utilisez |
||
VsTP |
|
|
|
Astuce:
Lors de l’utilisation de VSTP, nous vous recommandons d’activer le protocole VSTP sur tous les VLAN qui peuvent recevoir des unités de données de protocole de pont (BPDUs) VSTP.
Astuce:
Lorsque vous configurez VSTP avec la commande, l’ID VLAN 1 n’est pas configuré ; il est exclu afin que la configuration soit compatible avec
Astuce:
Le nombre maximal de VLAN pris en charge par VSTP sur un commutateur dépend de l’utilisation de Junos OS pour les commutateurs EX Series et QFX Series avec prise en charge du type de configuration ELS (Enhanced Layer 2 Software) ou des Junos OS qui ne prend pas en charge ELS. Vous pouvez utiliser Juniper Networks commutateurs VSTP et Cisco avec PVST+ et Rapid-PVST+ dans le même réseau. Cisco prend en charge un protocole PVST (Per-VLAN Spanning Tree) propriétaire, qui conserve une instance Spanning Tree distincte par VLAN. Un spanning tree par VLAN permet d’équilibrer la charge de grain mais nécessite un traitement du processeur BPDU supplémentaire à mesure que le nombre de VLAN augmente. PvST s’exécute sur des troncs ISL propriétaires de Cisco, qui ne sont pas pris en charge Juniper. Juniper fonctionnent uniquement avec PVST+ et Rapid-PVST+. |
||
Les protocoles Spanning Tree génèrent tous leurs propres BPDUs. Les applications de pont d’utilisateur qui s’exécutent sur un PC peuvent également générer des BPDUs. Si ces BPDU sont pris en fonction des applications STP s’exécutant sur le commutateur, elles peuvent déclencher des erreurs d’calculation STP, et ces erreurs d’évolutivité peuvent entraîner des pannes réseau. Voir Configurer la protection BPDU sur les interfaces Spanning Tree.
Si vous configurez une interface pour n’importe quel protocole Spanning Tree (STP, MSTP, RSTP et VSTP), le , et les options ne sont pas disponibles lorsque vous configurez une interface avec l’option de la interface all vlan all vlan-group flexible-vlan-tagging famille.
Prise en charge et limites du Spanning Tree du commutateur et du routeur
Tous les commutateurs et routeurs ne sont pas dotés des mêmes fonctionnalités et configurations. Les différences connues sont répertoriées dans le tableau 2.
Routeur ou commutateur |
Considérations |
|---|---|
MX Series routeurs de nouvelle MX Series |
Seuls MX Series routeurs virtuels peuvent utiliser le type d’instance de routage du commutateur virtuel pour isoler un segment LAN avec son instance Spanning Tree et pour séparer son espace d’ID VLAN. Voir Configurer une instance de routage de commutation virtuelle sur MX Series routeurs virtuels Le traçage et le traçage global sont disponibles sur les routeurs ACX et MX avec l’énoncé global des options de traçage: voir Understanding Spanning-Tree Protocol Trace Options. Depuis la mise à jour 14.1R1, ces améliorations du journal STP sont prise en charge MX Series routeurs:
Sur les routeurs MX et ACX, vous pouvez configurer les interfaces d’instance RSTP, MSTP et VSTP en tant que ports de périphérie pour une convergence plus rapide que la version STP d’origine. Les ports de périphérie sont directement transmis à l’état de transfert. Ainsi, le protocole n’a pas à attendre la réception des 24 ports de périphérie. Sur un routeur MX Series exécutant RSTP ou MSTP sur un réseau de fournisseur, vous pouvez activer la participation de pont fournisseur dans l’instance RSTP ou MSTP: voir Understanding Provider Bridge Participation in RSTP ou MSTP Instances. |
|
Astuce:
Pour les réseaux de pont fournisseur 802.1ad (VLAN superposés) sur les routeurs MX Series et M Series, les ports d’accès balisé et les ports d’tronc double balisés peuvent co-exister dans un seul et même spanning tree. Dans ce mode, le protocole VSTP (VLAN Spanning Tree Protocol) peut envoyer et recevoir des unités de données de protocole de pont RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) sans retard sur les interfaces Gigabit Ethernet (ge), 10 -Gigabit Ethernet (xe) et Ethernet agrégé (ae). Les BPDUS RSTP non balisé interaérables avec les BPDUS VSTP balisé envoyés sur les ports d’tronc double balisé. Le double balisage peut être utile pour les fournisseurs de services Internet, ce qui leur permet d’utiliser des réseaux VLAN en interne tout en mélangeant le trafic de clients déjà balisé VLAN. |
|
ACX Series routeurs de nouvelle ACX Series |
Sur les routeurs MX et ACX, vous pouvez configurer les interfaces d’instance RSTP, MSTP et VSTP en tant que ports de périphérie pour une convergence plus rapide que la version STP d’origine. Les ports de périphérie sont directement transmis à l’état de transfert. Ainsi, le protocole n’a pas à attendre la réception des 24 ports de périphérie. Le traçage et le traçage global sont disponibles sur les routeurs ACX et MX avec l’énoncé global des options de traçage: voir Understanding Spanning-Tree Protocol Trace Options. |
Commutateurs QFX Series |
Voir Configurer STP. Si votre réseau inclut IEEE ponts 802.1D 1998, supprimez RSTP et configurez STP explicitement: voir Forcer RSTP ou VSTP à fonctionner sous la IEEE 802.1D STP (procédure CLI). Lorsque vous configurez STP de manière explicite, les produits QFX Series utilisent la spécification IEEE 802.1D 2004, force version 0. Cette configuration exécute une version de RSTP compatible avec le STP de base classique. Si vous utilisez des réseaux LAN virtuels (VLAN), vous pouvez activer vsTP sur votre réseau. La prise en charge STP du QFX Series inclut:
Utilisez le protocole RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) du côté réseau de la QFX Series pour fournir un temps de convergence plus rapide que le protocole STP (Spanning Tree Protocol) de base. Le RSTP identifie certains liens comme point à point. En cas de problème de liaison point à point, la liaison alternative peut passer à l’état de transfert, ce qui accélère la convergence. Une interface peut être configurée pour la protection racine ou la protection en boucle, mais pas pour les deux. Sur EX Series (sauf EX9200) et sur les commutateurs QFX Series exécutant Junos OS qui prend en charge ELS —VSTP peut prendre en charge jusqu’à 510 VLAN. Si votre commutateur EX Series ou QFX Series fonctionne avec un équipement Cisco exécutant rapid par VLAN Spanning Tree (PVST+ rapide), nous vous recommandons d’activer à la fois VSTP et RSTP sur l’interface EX Series ou QFX Series. |
EX Series commutateurs |
|
|
Astuce:
EX Series peuvent avoir un maximum de 253 VLAN sur VSTP. Pour avoir le plus de VLAN de protocole Spanning Tree possible, utilisez à la fois VSTP et RSTP. Le RSTP sera ensuite appliqué aux VLAN qui dépassent la limite de VSTP. Étant donné que le RSTP est activé par défaut, il vous suffit d’activer VSTP supplémentaire. |
|
QFabric |
Même s’il n’est pas nécessaire d’exécuter STP dans un système QFabric, vous pouvez connecter un système QFabric à un autre équipement de couche 2 et utiliser le STP. Le trafic STP ne peut être traitée que sur les groupes de nœuds réseau. D’autres groupes de nœuds, tels que les groupes de nœuds de serveurs redondants et les groupes de nœuds de serveurs, écartent le trafic des unités de données de protocole de pontage STP et désactivent l’interface automatiquement. Les groupes de nœuds de serveurs ne traiteraient que les protocoles hôtes, alors que les groupes de nœuds réseau ne traiteraient que tous les protocoles pris en charge. |
SRX Series périphériques mobiles |
|