STP
Le protocole STP (Spanning Tree Protocol) est un protocole réseau essentiel dans la gestion des réseaux locaux (LAN). Développé à l'origine par Radia Perlman chez Digital Equipment Corporation en 1985, il joue un rôle crucial dans la prévention des boucles de réseau dans des environnements LAN.
Lorsque plusieurs chemins existent entre les commutateurs (switches), cela peut créer des boucles de données, ce qui peut saturer le réseau ou même le rendre inopérant.
STP résout ce problème en désactivant les liens redondants de manière dynamique, assurant ainsi qu'il n'existe qu'un seul chemin actif entre deux appareils réseau à tout moment, sans pour autant supprimer la redondance nécessaire à la fiabilité et à la disponibilité du réseau.
Fonctionnement de STP
STP utilise l'algorithme d'arbre de recouvrement (spanning tree algorithm) pour identifier les liens redondants et désactiver (bloquer) ceux qui pourraient causer une boucle, en laissant actif un seul chemin pour chaque segment de réseau. Les étapes clés de son fonctionnement incluent:
Élection du Bridge Root: Tous les commutateurs participent à l'élection d'un commutateur principal appelé "Root Bridge". Le commutateur avec l'identifiant (ID) le plus bas est choisi comme Root Bridge.
Calcul des coûts de chemin: Chaque commutateur calcule le coût de chemin pour atteindre le Root Bridge. Le chemin avec le coût le plus faible est choisi comme le meilleur chemin.
Sélection des ports: Pour chaque segment de réseau, un seul port est sélectionné comme étant le "Port Designated". Les autres ports, qui pourraient causer des boucles, sont mis en état de blocage.
État des ports: Les ports dans un réseau STP peuvent se trouver dans différents états, notamment Listening, Learning, Forwarding, ou Blocking. Ces états permettent au réseau de s'adapter progressivement et d'éviter les boucles temporairement lors de l'activation de nouveaux liens ou équipements.
RSTP
Le protocole RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) est une évolution du protocole STP (Spanning Tree Protocol) original, conçu pour prévenir les boucles de réseau dans les réseaux locaux (LAN) Ethernet.
Les boucles se produisent lorsque plusieurs chemins existent entre deux points du réseau, ce qui peut causer des tempêtes de diffusion, des dégradations de performance, et même des pannes de réseau.
RSTP (IEEE 802.1w) a été introduit pour accélérer le temps de convergence du protocole STP traditionnel, permettant ainsi aux réseaux de récupérer plus rapidement en cas de défaillance d'un lien ou d'un commutateur.
Fonctionnement de RSTP
RSTP introduit de nouveaux états et rôles pour les ports afin d'accélérer la sélection d'un nouvel arbre de recouvrement (spanning tree) après un changement dans la topologie du réseau. Voici les principaux rôles des ports dans RSTP :
Root Port (RP): Le port avec le meilleur chemin vers la racine du pont (root bridge).
Designated Port (DP): Le port choisi pour chaque segment de réseau, responsable de l'acheminement des paquets vers et depuis le segment.
Alternate Port (AP): Un port de secours pour le root port, offrant un chemin alternatif vers la racine.
Backup Port (BP): Fournit un chemin de secours pour un designated port sur le même segment de réseau.
RSTP utilise un processus de négociation actif pour assurer une convergence rapide.
Lorsqu'un port est activé, il ne passe pas par les états d'écoute et d'apprentissage de STP. Au lieu de cela, il passe immédiatement à l'état de transfert ou de blocage, selon le résultat de la négociation.
Avantages de RSTP par rapport à STP
Convergence rapide: RSTP peut atteindre la convergence en quelques secondes, contre 30 à 50 secondes pour STP.
Utilisation de BPDU actives: RSTP envoie des BPDU (Bridge Protocol Data Units) à intervalles de trois secondes, indépendamment des BPDU reçues d'autres ponts, permettant une détection plus rapide des changements de topologie.
Mécanisme de sauvegarde et de remplacement: RSTP améliore la résilience du réseau en fournissant des chemins de secours pré-déterminés qui peuvent être rapidement activés en cas de défaillance d'un lien.
RSTP est largement utilisé dans les réseaux modernes pour sa capacité à offrir une récupération rapide en cas de défaillance du réseau, ce qui est crucial pour les applications nécessitant une haute disponibilité et une faible latence.