Objectifs de certification

ICND2 200-105

  • 1.3 Configurer, vérifier et dépanner les protocoles STP STP mode PVST+ et RPVST+, Sélection du bridge STP root

  • 1.4 Configurer, vérifier et dépanner les fonctionnalités STP optionnelles PortFast, BPDU guard

CCNA R&S 200-125

  • 2.6 Configurer, vérifier et dépanner les protocoles STP (STP mode PVST+ et RPVST+, Sélection du bridge STP root)

  • 2.7 Configurer, vérifier et dépanner les fonctionnalités STP optionnelles (PortFast, BPDU guard)


Solutions de disponibilité dans le LAN

Dans cet article introductif de conception des réseaux locaux, on identifiera les différents modèles de conception dans lesquels interviennent les solutions de disponibilité dans le réseau local (LAN) Etherchannel, Rapid Spanning-Tree, HSRP et le routage IP. Le propos développé ici invite au déploiement de ces topologies dans des exercices de laboratoires.

1. Solutions de disponibilité dans le LAN

Les solutions de redondance dans le LAN qui contribuent à la haute disponibilité dans les réseaux LAN sont les suivantes : Etherchannel, Rapid Spanning Tree, HSRP ou VRRP et les protocoles de routage.

CoucheProtocole/SolutionsDélais de reprise
L1EtherchannelPlus ou moins 1 seconde pour rediriger le trafic sur un lien alternatif
L2Rapid Spanning TreeQuelques secondes
L3First Hop Redundancy Protocols comme HSRP, VRRP, GLBP10 secondes par défaut (Cisco) mais le constructeur conseille 1s hello time, 3s Hold Time
L3Protocoles de routageEn dessous de la seconde avec OSPF ou EIGRP

2. Redondance de couche 1

Etherchannel peut cumuler plusieurs liaisons physiques (L1) en terme de fiabilité et de charge. Chaque groupe Etherchannel est vu comme une interface logique pour le commutateur. Du point de vue de Spanning-Tree, ce sont les interfaces “Port-Channel” qui seront prisent en compte dans le calcul d’une topologie sans boucle. Dans ce cadre, Etherchannel contribue à simplifier les topologies Spanning-Tree.

Redondance couche 1

3. Redondance de couche 2

Spanning-Tree est activé par défaut sur les commutateurs Cisco. Il se déploie habituellement pour assurer la redondance entre la couche Access et la couche Distribution. Le routage IP — soit la couche 3 (L3) — intervient entre la couche Distribution et la couche Core.

Redondance de couche 2

Ici, les VLANs s’étalent sur les commutateurs Access et le réseau est physiquement “bouclé”. Dans une situation idéale, une seule liaison est activée entre la couche Access et la couche Distribution. Grâce à Spanning-Tree avec les deux commutateurs configurés “Root Primary” pour certains VLANs et “Root Secondary” pour d’autres, l’un peut reprendre le rôle “root” pour l’autre et on peut distribuer la charge de plusieurs VLANs sur des liaisons alternatives. Toutefois, si une connexion vers la couche Distribution tombe, le trafic du VLAN impliqué passera par le “Trunk” alternatif cumulant tous les VLANs et passera par un commutateur intermédiaire pour joindre son ancien commutateur “root”. On imagine que la rapidité de Spanning-Tree est un enjeu dans ce type de topologie.

Dans la figure suivante, le trafic du VLAN 10 passe de manière optimale par DS1. En effet, DS1 est “root primary” pour le VLAN 10. L’interface de AS1 qui pointe sur DS2 est nécessairement “non-designated” et en état STP “Blocking”. Toutefois, si la connexion entre AS1 et DS1 venait à tomber, le trafic du VLAN 10 vers DS1 passerait de bout en bout par le “trunk” entre AS1 et DS2 et puis par le “trunk” entre DS2 et DS1.

Les VLANs “éparpillés” continuent à communiquer entre eux mais leur passerelle reste un point unique de rupture. Dans ce cadre, un protocole de redondance du premier saut (First Hop redundancy Protocols, FHRP) comme HSRP, VRRP ou GLBP assure la redondance de la passerelle et le nouveau commutateur root (secondaire) peut prendre en charge le routage des paquets.

4. Redondance de couche 3

Si l’on imagine que l’un peut devenir passerelle pour l’autre de manière cohérente grâce à HSRP, on disposera d’une mesure de protection en cas de passerelle totalement indisponible. S’il ne s’agit jamais que d’une rupture entre le commutateur Distribution et le commutateur Access, c’est Spanning-Tree qui entrera jeu de manière relativement rapide mais toujours moins que le routage ou HSRP. La passerelle sera toujours joignable mais le trafic passera par un chemin sous-optimal dépendant de Rapid Spanning-Tree et de son délai (jusqu’à 6 secondes).

Une solution de conception consiste à diminuer l’étendue de la couche 2, soit de Spanning-Tree dans la couche distribution. Spanning-Tree est toujours présent par mesure de précaution et pour distribuer la charge. Toutefois ce type d’architecture exige que les IDs VLANs ne s’étendent pas sur plusieurs commutateurs de couche Access, ces IDs devant être alors uniques sur chacun d’eux.

Dans la figure suivante, chaque VLAN est strictement déployé sur un commutateur Access. Un lien L3 entre les commutateurs Distribution coupe naturellement la boucle Spanning-Tree L2.

Redondance de couche 2 sans boucle

Pourquoi maintenir des liaisons L2 entre la couche Access et Distribution si les VLANs se limitent localement ? On peut considérer du routage IP statique par défaut vers les commutateurs de couche Distribution à partir des commutateurs Access. Par défaut Spanning-Tree sera maintenu, mais il ne disposera plus de rôle critique dans une infrastructure entièrement routée dans le réseau local.

Redondance de couche via routage IP

Dans ce type de déploiement, la couche Access assure les fonctions de routage IP.

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