Chapter2_ScalingNetworks.pdf

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Chapter 2:
Redondance LAN
Scaling Networks (Réseaux extensible)

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Chapter 2
2.0 Introduction
2.1 Concepts du protocole Spanning Tree
2.2 Varietés de protocoles Spanning Tree
2.3 Configuration du protocole Spanning Tree
2.4 Protocole de redondance au premier saut
2.5 Résumé

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Chapter 2: Objectives

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2.1 Concept du protocole
Spanning Tree

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But du protocole Spanning Tree
Redondance à la couche 1 et 2 OSI
Chemin câblés multiple entre les commutateurs:
 Fournir la redondance physique dans unréseau commuté.
 Améliore la fiabilité et la disponibilité du réseau. .
 Permet à des utilisateurs d'accéder à desressources du
réseau, en dépit de rupture de chemin.

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Problèmes avec la redondance de
couche 1 :
Instabilité de la base de données MAC
 Les trames éthernet n’ont pas d’attribut de durée de vie (TTL) .
• Possiblilité qu’il résulte d’une propagation des trames en continu
sans arret entre les commutateurs, et cela jusqu'à ce
qu’un lien soit interrompu à l’intérieur de la boucle.
• Résultats dans l'instabilité de base de données d’adresses MAC.
• Peut se produire lors de la transmission des trames.
 S'il y a plus d'un chemin pour expédier la trame, une boucle sans
fin peut résulter.
• Quand une boucle se produit, il est possible que la
table d’adresses MAC d’un commutateur change
constamment avec les mises à jour des émissions de
trames, ayant pour résultat ,l'instabilité de base de données des
adresses MAC.

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couche 1 : Tempêtes de diffusion
 Une tempête de diffusion survient quand il y a plusieurs trames de
diffusion qui sont capturées dans une boucle de couche 2 et que
toute la bande passante disponible est consommée. Ce
phénomène est connu sous le nom de déni de service.
 Une tempête de diffusion est innévitable sur un réseau comportant
des boucles.
• Autant il y a de dispositifs réseau qui envoient des messages
de diffusion sur le réseau, plus il y a de trafic qui sont
capturés à l’intérieur de la boucle: de ce
fait consommant plus de ressources.
• Ceci crée par la suite une tempête de réseau qui fait
planter le réseau.

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couche 1 : Tempêtes de diffusion

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couche 1 : Transmissions de trames
multiples
 Des copies multiples de trames de monodiffusion peuvent être
fournies aux stations de destination.
 La plupart des protocoles de couches supérieurs ne sont pas
conçus pour reconnaître, ou faire face, à des doubles
transmissions .
 Les protocoles LAN de couche 2, tels que l'Ethernet, manquent de
mécanismes pour identifier et éliminer les trames dans les boucles
sans fin.

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couche 1 : Transmissions de trames
multiples

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Opération du protocole STP
Algorithme Spanning Tree : Introduction
 STP s'assure qu'il y a seulement un cheminlogique entre toutes
les destinations sur le réseauen
bloquant intentionnellement les cheminssuperflus qui pourraient caus
er une boucle.
 Un port est considéré bloqué quand des données d'utilisateur sont
empêchées d'entrer à l’intérieur du port ou de
laisser ce port. Ceci n'inclut pas les trames de
l'unité de données de protocole de pont (BPDU) qui sont
employés par STP pour empêcher des boucles.
 Les chemins physiques existent toujours pour
fournir la redondance, mais ces chemins sont désactivés pour
empêcher les boucles de se produire.
 Si le chemin est jamais nécessaire pour compenser un câble réseau
ou commutateur réseau, STP recalcule les chemins et dégage
les ports nécessaires pour permettre au chemin redondant de
devenir actif.

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STP Operation

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STP Operation

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STP Operation

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STP Operation
Algorithm Spanning Tree : Port Roles

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STP Operation
Algorithme Spanning Tree : Root Bridge

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STP Operation
Algorithme Spanning Tree : Path Cost

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STP Operation
802.1D Format des trames BPDU

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STP Operation
Propagation et processus des trames
BPDU

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STP Operation
Propagation et processus des trames
BPDU

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STP Operation
ID des systèmes étendues
STP was enhanced to include support for VLANs, requiring the
VLAN ID to be included in the BPDU frame through the use of the
extended system ID

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STP Operation
ID des systèmes étendues
Dans l'exemple, la priorité de tous les
commutateurs est 32769. La valeur est basée sur
la priorité de défaut 32768 et l’assignement du VLAN 1 liée
à chaque commutateur (32768+1).

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2.2 Varietés du Protocole
Spanning Tree

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Aperçu
List des Protocoles Spanning Tree
 STP or IEEE 802.1D-1998
 PVST+
 IEEE 802.1D-2004
 Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) or IEEE 802.1w
 Rapid PVST+
 Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) or IEEE 802.1s

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STP aperçu
Characteristiques des protocoles
Spanning Tree

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PVST+
Aperçu du PVST+
Réseaux fonctionnant sur PVST+ ont ces caractéristiques:
 A network can run an independent IEEE 802.1D STP instance for
each VLAN in the network. Un réseau peut rouler indépendament
IEEE 802.1D STP pour chaque VLAN dans le réseau.
 L'équilibrage de la charge optimum peut résulter.
 Un exemple de Spanning-tree pour chaque VLAN
maintenu peut signifier un gaspillage considérable
de cycles d'unité centrale de traitement pour tous
les commutateurs dans le réseau. En plus de la largeur de
bande qui est employée pour
que chaque exemple envoie son propre BPDU.

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PVST+
Aperçu de PVST+

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PVST+
États des ports et opération de PVST+
STP présente les 5 ports d’état:

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PVST+
ID de systèmes étendues et opération
PVST+
 In a PVST+ environment, the extended switch ID ensures each switch
has a unique BID for each VLAN.
Dans un environnement de PVST+, l'identification étendue
de commutateur s'assure que chaque
commutateur a une BID unique pour chaque VLAN.
 Par exemple, le BID par défaut du VLAN 2 devrait être 32770; priorité
32768, plus l’ID du système étendue soit 2.

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Rapid PVST+
Aperçu de Rapid PVST+
 RSTP est le protocole préféré pour empêcher desboucles de
la couche 2 dans un environnement réseau commuté.
 Avec rapide PVST+ , une instance séparée de RSTP est exécutée
sur chaque VLAN.
 RSTP soutient un nouveau type de port : un port alternatif en état
de mise à l'écart.
 Il n'y a aucun ports en état de blocage. RSTP Il définit les états
suivants pour les ports : mise à l’écart (discarding), apprentissage
ou acheminement.
 RSTP (802.1w) remplace STP (802.1D) tout en
maintenant la rétrocompatibilité .
 RSTP conserve le même format BPDU que l'IEEE 802.1D initial,
sauf le champ de version, qui est défini sur 2 pour indiquer qu'il
s'agit de RSTP et que le champ des indicateurs occupe l'ensemble
des 8 bits.

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Rapid PVST+
Aperçu de Rapid PVST+

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Rapid PVST+
BPDU RSTP

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Rapid PVST+
Ports de périphérie

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Rapid PVST+
Types de liaisons
Le type de lien permet de déterminer si le port peut immédiatement
passer à l'état de réacheminement, si certaines conditions sont
réunies. Les connexions de ports de périphérie et les connexions
point à point sont d'excellentes candidates pour une transition
rapide vers l'état de réacheminement.

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2.3 Configuration de
Spanning Tree

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PVST+ Configuration
Catalyst 2960 Configuration par défaut

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PVST+ Configuration
Configuration et vérification du ID de
pont

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PVST+ Configuration
Configuration et vérification du ID de
pont

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PVST+ Configuration
PortFast et protection BPDU
 Lorsqu'un port de
commutation est configuré
avec PortFast, ce port passe
de l'état de blocage à l'état de
réacheminement
immédiatement
 La protection BPDU place le
port dans un état de
désactivation des erreurs dès
la réception d'une trame
BPDU.

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PVST+ Configuration
Charge balancé PVST+

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PVST+ Configuration
 Une autre méthode pour spécifier le pont racine est de placer une
priorité spaning-tree sur chaque commutateur à la valeur la plus
basse de sorte que le commutateur soit sélectionné comme
pont primaire pour son VLAN associé.

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PVST+ Configuration
 Affiche et vérifie les détails de configuration spanning tree.

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PVST+ Configuration

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Rapid PVST+ Configuration
Mode Spanning Tree
Rapid PVST+ est l'implémentation
Cisco du protocole RSTP. Elle
prend en charge le protocole
RSTP individuellement pour
chaque VLAN.

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Problèmes liés à la configuration STP
Analyse de la topologie STP

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Vérifier que la topologie réelle correspond à la
topologie prévue

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Présentation de l’état du protocole STP

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Conséquences d’une défaillance de
Spanning-Tree
 Transition erronée vers
l’état de réacheminement
 N'importe
quel trame qui est
inondé par un
commutateur entre dans
la boucle.

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Résolution d’un problème relatif au
mode Spanning Tree
 L'une des méthodes pour remédier à une défaillance STP est de
supprimer manuellement les liens redondants au niveau du réseau
commuté, que ce soit physiquement ou par configuration, jusqu'à
ce que toutes les boucles aient été éliminées de la topologie.
 Avant
de reconstituer les liens redondants,déterminez et corrigez la caus
e de l'échec de Spanning Tree.
 Surveillez soigneusement le réseau pour s'assurer
que le problème est fixe.

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2.4 protocoles de
redondance au premier
saut

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Concept de protocoles de redondance au premier saut
Limitations de passerelle par défaut
 Si la passerelle par défaut ne peut pas être
atteint, le dispositif local ne peut
pas envoyer des paquets en dehors
du segment de réseau local.
 Même si un routeur redondant existe
qui pourrait servir de passerelle par
défaut à ce segment, il n'y a
aucune méthode dynamique par laquelle les
dispositifs peuvent déterminer l'adresse la
nouvelle passerelle par défaut.

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Redondance de routeur
 Des routeurs multiples sont
configurés pour un
fonctionnement conjoint, de
manière à présenter l'illusion
d'un routeur unique au
regard des hôtes du LAN
 La capacité d'un réseau à
effectuer une reprise
dynamique après la
défaillance d'un
périphérique jouant le rôle
de passerelle par défaut est
appelée « redondance au
premier saut ».

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Étapes relatives au basculement du
routeur

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Varieties of First-Hop Redundancy Protocols
Protocoles de redondance de premier
saut
 Hot Standby Router Protocol (HSRP)
 HSRP for IPv6
 Virtual Router Redundancy Protocol version 2 (VRRPv2)
 VRRPv3
 Gateway Load Balancing Protocol (GLBP)
 GLBP for IPv6
 ICMP Router Discovery Protocol (IRDP)

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Varieties of First-Hop Redundancy Protocols
Protocoles de redondance de premier
saut

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FHRP Verification
Vérification HSRP

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FHRP Verification
Vérification GLBP
 Le protocole GLBP est une solution Cisco propriétaire permettant la
sélection automatique et l’utilisation simultanée de plusieurs
passerelles disponibles. Il assure également le basculement
automatique entre ces passerelles.

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2.5 Summary

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Chapter 2: Summary
 IEEE 802.1D is implemented on Cisco switches on a per-VLAN
basis in the form of PVST+. This is the default configuration on
Cisco switches.
 RSTP, can be implemented on Cisco switches on a per-VLAN basis
in the form of Rapid PVST+.
 With PVST+ and Rapid PVST+, root bridges can be configured
proactively to enable spanning tree load balancing.
 First hop redundancy protocols, such as HSRP, VRRP, and GLBP
provide alternate default gateways for hosts in the switched
environment.

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