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Chapitre 6 : Le Spanning Tree DIRECTION DE L’ENSEIGNEMENT UNIVERSITAIRE Année U

Chapitre 6 : Le Spanning Tree DIRECTION DE L’ENSEIGNEMENT UNIVERSITAIRE Année Universitaire : 2021-2022 COURS Module : Réseaux Locaux Classe : TEL 11 Enseignante : Mme Faïza Tabbana Septembre 2021 Date : Plan du Cours • • • • Rappel de fonctionnement Topologie redondante et problèmes Opérations du Spanning Tree Evolutions et améliorations liés Presentation_ID 2 © 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Rappel de fonctionnement : les 3 fonctions d’un switch • • • Apprentissage des adresses MAC Décision de retransmission/filtrage Eviter les boucles Presentation_ID 3 Rappel de fonctionnement : Apprentissage des adresses Table d’adresses MAC 0260.8C01.1111 0260.8C01.3333 E3 E2 0260.8C01.2222 0260.8C01.4444 • Initialement, la table d’adresses MAC est des entrées vide ! 4 E0 E1 Rappel de fonctionnement : Apprentissage des adresses Table d’adresses MAC 0260.8C01.1111 0260.8C01.3333 E3 E2 0260.8C01.2222 0260.8C01.4444 • • • A envoie une trame à C Le switch apprend l’adresse MAC de la station A ( adresse source de la trame) La trame est diffusée vers tous les autres ports 5 C D A B E0 E1 E0 0260.8C01.1111 Rappel de fonctionnement : Apprentissage des adresses Table d’adresses MAC 0260.8C01.1111 0260.8C01.3333 E3 E2 0260.8C01.2222 0260.8C01.4444 • • • D envoie une trame à C Le switch apprend l’adresse MAC de la station D ( adresse source de la trame) La trame est diffusée vers tous les autres ports 6 C D A B E0 E1 E0 0260.8C01.1111 E3 0260.8C01.4444 Rappel de fonctionnement Filtrage des adresses : Table d’adresses MAC 0260.8C01.1111 0260.8C01.3333 E3 E2 0260.8C01.2222 0260.8C01.4444 • • A envoie une trame à C La destination est connue, la trame n’est pas diffusée vers tous les ports, mais seulement vers le port destinataire ! 7 C D A B E0 E1 E0 0260.8C01.1111 E2 0260.8C01.2222 E1 0260.8C01.3333 E3 0260.8C01.4444 Rappel de fonctionnement : trame de broadcast et de multicasts Table d’adresses MAC 0260.8C01.1111 0260.8C01.3333 E3 E2 0260.8C01.2222 0260.8C01.4444 • • D envoie une trame de broadcast ou multicast Cette trame est diffusée vers tous les ports (sauf celui 8 C D A B E0 E1 E0 0260.8C01.1111 E2 0260.8C01.2222 E1 0260.8C01.3333 E3 0260.8C01.4444 Rappel de fonctionnement : Question !! • Peut on trouver une adresse de broadcast ou multicast dans la table d’adresse MAC ?? Presentation_ID 9 © 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Topologie redondante Serveur/ station X Segment 1 • Les topologies redondantes sont nécessaires car elles éliminent tout problème de défaillance de lien…. ..mais elles peuvent engendrer des problèmes de tempêtes de broadcasts, de multiples copies de trames, d’instabilité de la table d’adresses MAC,… • 10 Routeur Segment 2 Tempête de broadcasts Routeur Serveur/ station X Segment 1 Segment 2 (type ARP) à • La station X envoie une trame de broadcast destination de la passerelle par défaut • Les switchs vont infiniment forwarder cette trame sur tous leurs ports créant une tempête de broadcasts 11 Multiples copies de trame Serveur/ station X Segment 1 • • La station L’adresse X envoie une trame au routeur MAC du routeur n’a pas encore été apprise par les 2 switchs deux copies de la même • Le routeur reçoit trame 12 Routeur Segment 2 Instabilité de la table d’ adresse Serveur/ station X Segment 1 Port 0 Port 1 • • • • • La station X envoie une trame au routeur L’adresse MAC du routeur n’a pas encore été apprise par les 2 switchs Les 2 switchs apprennent l’adresse MAC de la station X La trame à destination du routeur est diffusée sur tous les ports Les 2 switchs apprennent l’adresse MAC de X sur leur port 1 13 Routeur Port Port Port 0 Port 1 Segment 2 MAC Problèmes de boucles multiples Serveur/ station X • Des topologies plus complexes engendrent des boucles multiples !! 14 Topologie redondante: Question !! • Quelle est la solution à tous ces problèmes ???? 15 Le protocole Spanning Tree • • Spécifications IEEE 802.1d Objectif : maintenir un réseau redondant de tout problèmes de boucles absent • Moyens : placer certains ports dans un état bloqué Les machines reconnaissent la présence de boucles sur le réseau, et bloque un ou plusieurs ports redondants Lorsqu’un changement de topologie survient, le Spanning Tree reconfigure les switchs • • 16 Spanning Tree : Les opérations • Élection d’un unique switch racine («root bridge») : point de référence pour tous les autres switchs Tous ses ports sont des ports désignés ( « designated ports »), i.e dans un « forwarding State » ; ils retransmettent tout le trafic Sur les switchs non-racine, calcul du meilleur chemin vers le root bridge, puis, élection d’un unique port racine (root port) par switch Désigné par le chemin le moins coûteux vers le switch racine, i.e avec la plus grande bande passante ( et le nbr de liens le plus bas) . Le root port est dans un forwarding state Un seul port désigné par segment Les autres ports sont dans un « blocking state » : il ne retransmettent pas le trafic 100 Base T • • Port Racine (F) n-root dge Root bridge non-désigné(B) 10 Base T 17 Port désigné(F) Port désigné(F) Port Racine No bri Port Spanning Tree : Election du root bridge Switch X Priorité par défaut 32768 32768 2 MAC 0C0011111111 • Les switchs qui éxécutent SPT s’échangent à intervalle régulier (ttes les 2 s) une trame spéciale appelée BPDU ( Bridge Protocol Data Unit) • Un des champs de la trame BPDU est l’ID, Identifier. Bridge ID = Bridge priorité + MAC adresse Root bridge : switch avec le plus petit ID !!! Ici , même niveau de priorité mais l’Adresse MAC de • • X est plus petite : le root bridge est donc le switch X !! 18 BPDU Switch Y Priorité par défaut MAC 0C002222222 Format d’une trame BPDU • Lors pont du boot, l’ID du = l’ID racine 19 Octet Champ 2 ID du protocole 1 Version 1 Type de message 1 Drapeaux 8 ID Racine 4 Coût du chemin 8 ID du pont 2 ID du port 2 « Message Age » 2 Temps Maximum 2 « Hello Time » 2 « Forward Delay » Spanning Tree : Calcul du meilleur chemin & Etat des ports • Une fois le pont racine élu, chaque commutateur doit former une association particulière avec le pont racine. Chaque commutateur le réalise en écoutant les BPDUs tel qu’ils arrivent sur les différents ports. Le fait de recevoir des BPDUs sur différents ports indique que le commutateur a des chemins redondants pour aller jusqu’au pont racine. Le commutateur regarde d’abord le coût du chemin pour voir quel port reçoit l’indication de chemin le plus court. Ce chemin est calculé en fonction de la vitesse du lien et le nombre de liens que ce BPDU a dû traverser. Si un port indique qu’il a le chemin le plus court, il est placé en mode retransmission (« Forwarding State »). Tous les autres ports qui continuent de recevoir des BPDUs sont placés en mode bloqué ( « Blocking State »). • 20 Spanning Calcul du Tree : meilleur chemin & Etat des ports Switch X Priorité par défaut 32768 MAC 0C0011111111 Switch Y Priorité par défaut 32768 MAC 0C0022222222 100 Base T Port source(F) n-root dge non-désigné(B) 10 Base T • Ici, X est le root bridge, et tous ses ports sont désignés (forwardent le trafic) Le port FE sur le switch Y est le root port ( forwarding). Le port Ethernet ( port 1) sur le switch Y échange également des BPDU, mais avec un coût de chemin moins bon : il passe à l’état bloqué !!! 22 Port 0 Port 1 Port désigné(F) Port 0 Port désigné(F) Port 1 Port No bri Port Exemple Switch Z Priorité par défaut Port 0 MAC 0C0011110000 tch Y Priorité par défaut 68 MAC 0C0022222222 Switch X Priorité par défaut 32768 MAC 0C0011111111 100 Base T : switch Z ( la plus plus basse valeur • Root bridge d’ID), donc tous ses ports sont désignés • Root port : port 0 pour X ET pour Y ( chemin de coût le plus bas vers le switch racine Quel est le port désigné ( donc actif ) sur le • segment du bas ( contrainte : 1 seul « designated par segment ) ? 23 100 Base T 32768 Port 0 Port 1 Port 0 Port 1 Swi 327 M Exemple : suite tch Y Priorité par défaut 68 MAC 0C0022222222 Switch X Priorité par défaut 32768 MAC 0C0011111111 100 Base T • Chaque choisi !! port 1 de X et de Y peut a priori être • Solution : Comme les 2 switchs ont le même « coût » vers Z, on regarde leur ID , et ; là encore, c’est le plus faible ID qui l’emporte ! Conclusion : le port 1 sur X est désigné, le port 1 • sur Y est dans un état bloqué 24 100 Base T Port 0 Port 0 Port 1 Port 0 uploads/Litterature/ le-spanning-tree2021.pdf