Spanning tree protocol
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Le spanning tree protocol (aussi appelé STP) est un protocole réseau permettant une topologie réseau sans boucle dans les LAN avec pont. Le Spanning Tree Protocol est défini dans la norme IEEE 802.1D.

Mode de fonctionnement

Les réseaux doivent avoir un unique chemin entre 2 points, cela s'appelle une topologie (La topologie est une branche des mathématiques concernant l'étude des déformations spatiales par des transformations continues (sans arrachages ni recollement des structures).) sans boucle. En effet, la présence de boucle génère des Broadcast storm (Le broadcast storm (ou tempête de diffusion ou encore tempête de broadcast ) est une panne réseau lors de laquelle les messages transmis en diffusion (souvent...) (tempête de diffusion) qui paralysent le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit...). Cependant, un bon réseau doit aussi inclure une redondance des matériels pour fournir un chemin alternatif en cas de panne. L'algorithme de "spanning tree minimum" garantit l'unicité du chemin entre 2 points du réseau en affectant un port dédié (root port), celui qui a le chemin le plus court vers le root bridge, à chaque segment du Lan (domaine de collision).

Élection d'un "root bridge"

Une topologie sans boucle ressemble à un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée d'un tronc qui...) et à la base de chaque arbre, on trouve ses racines (roots). Dans un réseau commuté, un root bridge (switch maître) est automatiquement choisi par l'algorithme du spanning tree. Chaque switch a une adresse MAC (En réseau informatique une adresse MAC (Media Access Control address) est un identifiant physique stocké dans une carte réseau ou une interface réseau similaire et utilisé pour attribuer...) et un numéro de priorité configurable (0x8000 par défaut), ces deux nombres constituent l'identification du bridge (nommée BID). Le BID est utilisé pour élire le root bridge en fonction des numéros de priorité, en cas d'égalité, l'adresse (Les adresses forment une notion importante en communication, elles permettent à une entité de s'adresser à une autre parmi un ensemble d'entités. Pour qu'il n'y ait pas...) MAC la plus basse l'emporte, et comme toutes les adresses MAC sont uniques, un switch pourra toujours être élu comme "root bridge". Les autres switches du réseau vont alors calculer la distance la plus courte vers le root bridge en utilisant le "coût" de bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la réponse d'un appareil est supérieure à un minimum. Elle est généralement confondue avec la largeur de...) la plus faible. Le numéro de priorité est normalement laissé par défaut mais l'administrateur du réseau peut s'il le souhaite modifier ce numéro pour faire élire un switch particulier, sinon tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le processus est automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour fondements théoriques les...).

Élection des "root port"

Un root port est un port qui sera utilisé pour transmettre les données (par opposition à un port bloqué). Chaque switch doit avoir un seul "root port". L'élection d'un root port est effectuée d'après le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) path cost et port ID d'un paquet BPDU. En cas d'égalité, c'est le port ayant un port ID le plus faible qui sera élu. A noter qu'un port bloqué peut émettre et recevoir des paquets BPDU. Les autres ports d'un switch sont des "designated port", ce sont eux qui forwardent les paquets BPDU.

Bridge Protocol Data Units (BPDUs)

Les BIDs et autres informations du protocole Spanning Tree Protocol (Le spanning tree protocol (aussi appelé STP) est un protocole réseau permettant une topologie réseau sans boucle dans les LAN avec pont. Le Spanning Tree Protocol est défini dans la norme IEEE...) sont transportés dans des unités de trames de données spéciales nommées BPDU (bridge protocol data units). Les BPDUs sont échangés régulièrement (toutes les 2 secondes) et permettent aux switches de garder une trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du...) des changements sur le réseau afin d'activer ou de désactiver les ports requis. Quand un switch ou un bridge est raccordé au réseau, il ne va pas immédiatement commencer à transférer des données. Il va commencer par envoyer des BPDUs afin de déterminer la topologie du réseau.

Mode des ports sur les switches en STP

  • Listening - le switch "écoute (Sur un voilier, une écoute est un cordage servant à régler l'angle de la voile par rapport à l'axe longitudinal du voilier et en conséquence l'angle d'incidence du vent sur la voile. Il y a une écoute...)" les BPDUs et détermine la topologie réseau
  • Learning - le switch construit une table mappant les adresses MAC au numéro de port
  • Forwarding - un port reçoit et envoie des données, opération normale
  • Blocking - un port provoquant une boucle, aucune donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement,...) n'est envoyée ou reçue mais le port peut passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) en mode forwarding si un autre lien tombe
  • Disabled - désactivé, un administrateur peut manuellement désactiver un port s'il le souhaite

Quand un client (Le mot client a plusieurs acceptations :) tel qu'un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme...), une imprimante (Les imprimantes ont été conçues dès l’apparition des premiers ordinateurs, pour permettre la consultation et la conservation sur support papier des résultats produits par les programmes...) ou un serveur est connecté au réseau, son port se mettra automatiquement en "forwarding mode" après un délai (Un délai est d'après le Wiktionnaire, « un temps accordé pour faire une chose, ou à l’expiration duquel on sera tenu de faire une certaine chose.  ».) de 50 secondes où il va se mettre en mode listening puis learning.

Pour raccourcir le délai de 50 secondes inhérent à la connexion d'un nouveau périphérique, le Rapid STP a été développé et standardisé par la norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen considéré le plus souvent comme une règle à suivre. Ce terme...) IEEE 802 (IEEE 802 est un comité de l'IEEE qui décrit une famille de normes relatives aux réseaux locaux (LAN) et métropolitains (MAN) basés sur la transmission de données numériques par le biais de liaisons filaires ou sans fil. Plus spécifiquement,...).1w qui permet à un port de switch de passer directement en forwarding mode.

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