Dans les communications réseau, la redondance des liaisons est essentielle pour garantir la stabilité et la fiabilité. Cependant, la création de liaisons redondantes peut entraîner des boucles réseau, provoquant des tempêtes de diffusion et des dérives d'adresses MAC, affectant ainsi la qualité des communications. Le protocole STP (Spanning Tree Protocol) a été conçu pour résoudre ces problèmes. Cependant, face à la complexité croissante des environnements réseau, de nouveaux protocoles tels que PVST, RSTP et MSTP sont apparus pour pallier les lacunes du protocole STP. Cet article examine chaque protocole et ses principales différences.
Protocole Spanning Tree (STP)
Défini par la norme IEEE 802.1D, STP est le premier protocole à éliminer les boucles réseau. STP fonctionne en construisant une structure arborescente sans boucle, appelée arbre couvrant, et en sélectionnant un pont racine via un processus d'élection.
Comment ça marche :
- ID du pont (BID) et ID de port (PID) sont utilisés pour élire le pont racine.
- Port racine (RP): Se connecte directement au pont racine et transmet les données.
- Port désigné (DP):Connecte les appareils du réseau, assurant la transmission des messages.
États du port dans le STP :
- Blocage: Ne transmet pas les trames, évitant ainsi les boucles.
- Écoute: Détecte les messages BPDU.
- Apprentissage:Apprend les adresses MAC.
- Expéditeur: Transfère les trames de données.
- Désactivé:Le port est en panne.
Principaux problèmes liés au STP :
- Convergence lente : Après un changement de topologie, cela peut prendre 30 à 50 secondes pour stabiliser, provoquant des boucles temporaires.
- Faible utilisation des liaisons : Seuls les liens actifs sont utilisés ; les liens redondants restent inactifs.
Par VLAN Spanning Tree (PVST) et PVST+
Développé par Cisco, PVST exécute une instance distincte de l'arbre de recouvrement pour chaque VLAN, offrant une meilleure utilisation des liens.
Principe et avantages :
- Des arbres de recouvrement indépendants pour chaque VLAN peuvent distribuer le trafic plus efficacement.
- PVST+ étend la prise en charge des encapsulations de jonction ISL et 802.1Q.
Limites:
Malgré l’amélioration de l’utilisation des liens, PVST et PVST+ souffrent toujours de temps de convergence lents, en particulier dans les grands réseaux.
Protocole RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)
Pour surmonter le long temps de convergence du STP, la norme IEEE 802.1w a introduit le RSTP.
Principe et améliorations :
- Convergence plus rapide : RSTP introduit deux nouveaux rôles de port : port alternatif et port de secours, permettant un basculement rapide.
- Détection de liaison point à point : Permet des transitions rapides pour les ports connectés directement à d'autres commutateurs ou des appareils.
- Ports périphériques : Directement connecté aux appareils finaux sans délai.
Avantages du RSTP :
- Convergence dans 1 seconde ou moins.
- Rétrocompatibilité avec STP pour les environnements réseau mixtes.
Limites:
- Toujours basé sur un Single Spanning Tree (SST), ce qui signifie que les réseaux plus grands avec des topologies complexes peuvent être confrontés à des défis de convergence.
Protocole d'arbre de recouvrement multiple (MSTP)
Présenté par le IEEE 802.1s standard, MSTP s'appuie sur RSTP mais offre plusieurs arbres couvrants, améliorant ainsi l'évolutivité et l'efficacité.
Principaux avantages :
- Regroupe les VLAN en Instances d'arbres couvrants multiples (MSTI) pour équilibrer le trafic sur les différents chemins.
- Soutient convergence rapide, réduisant les temps d'arrêt après les changements de topologie.
Différences clés : STP, RSTP, PVST et MSTP
| Vitesse de convergence | Répartition du trafic | Compatibilité du protocole | |
|---|---|---|---|
| STP | Lent (30 à 50 secondes) | Arbre couvrant unique pour l'ensemble du réseau | Pris en charge par tous les fournisseurs |
| RSTP | Rapide (1 seconde ou moins) | Arbre couvrant unique pour l'ensemble du réseau | Pris en charge par tous les fournisseurs |
| PVST/PVST+ | Lent (basé sur STP) | Arbres de recouvrement multiples basés sur des VLAN | Propriété de Cisco |
| MSTP | Convergence rapide avec plusieurs instances | Instances multiples pour les VLAN groupés | Solution standardisée et multifournisseurs |
Conclusion
Le choix du protocole Spanning Tree approprié dépend de la taille du réseau, de sa complexité et de la vitesse de convergence souhaitée. Le protocole STP peut rester pertinent pour les réseaux petits et simples, tandis que le protocole RSTP offre une convergence plus rapide. PVST et PVST+ offrent une meilleure distribution du trafic, mais sont propriétaires de Cisco, tandis que MSTP est le choix idéal pour les réseaux étendus, évolutifs et multifournisseurs.
