Maîtrise les boucles de couche 2 avec STP dans Packet Tracer

L’idée reçue

« Ajouter un deuxième câble entre des switches rend forcément le réseau plus disponible. »

Une redondance de couche 2 sans mécanisme anti-boucle peut au contraire rendre le LAN instable. STP conserve la redondance physique tout en construisant une topologie logique sans boucle active.

01Réutilise ce que tu connais déjà

Cette leçon ne réenseigne ni Ethernet, ni les VLAN, ni les trunks. Ces éléments sont déjà traités dans :

reseaux/segmenter-lan-vlan
reseaux/administrer-switch-cisco-cli-packet-tracer
reseaux/router-entre-vlan-trunk

Ici, tu ajoutes une nouvelle question d’exploitation :

Comment conserver plusieurs chemins physiques entre des switches
sans laisser plusieurs chemins de couche 2 actifs former une boucle ?

02Construis une topologie réellement redondante

Dans Packet Tracer, crée trois switches :

             SW-CORE-01
              /       \
             /         \
     SW-ACCES-01 ----- SW-ACCES-02

Liaisons proposées :

SW-CORE-01 Gi0/1   <-> SW-ACCES-01 Gi0/1
SW-CORE-01 Gi0/2   <-> SW-ACCES-02 Gi0/1
SW-ACCES-01 Gi0/2  <-> SW-ACCES-02 Gi0/2

Réutilise au minimum le VLAN 10 déjà connu :

VLAN 10 = ADMINISTRATION

Les trois liaisons inter-switch doivent transporter le VLAN 10. Si tu veux réinvestir la leçon précédente, tu peux également autoriser 20,30,99, mais l’analyse STP de ce TP reste centrée sur le VLAN 10.

La redondance est volontaire : physiquement, trois chemins existent. STP doit empêcher que ces chemins deviennent tous des chemins de transfert concurrents pour le même domaine de couche 2.

03Observe avant de modifier

Sur chaque switch :

show spanning-tree vlan 10

Conserve la sortie avant toute modification.

Repère au minimum :

Root ID
Bridge ID
Root Port éventuel
Role
Sts / State
Cost
Port

Ajoute aussi :

show spanning-tree summary
show interfaces trunk

Ne commence pas par changer une priorité. Commence par répondre :

Quel switch est racine actuellement ?
Pourquoi ?
Quel port chaque switch non-racine utilise-t-il pour rejoindre la racine ?
Quelle liaison redondante n'est pas utilisée pour le transfert normal ?

04Comprends le Bridge ID sans apprendre une formule isolée

STP doit choisir un seul root bridge pour l’instance observée.

Dans ce laboratoire, retiens la logique utile :

Bridge ID plus faible = meilleur candidat root

Bridge ID dépend notamment de :
- la priorité du bridge ;
- l'identité VLAN / system ID selon le mode ;
- l'adresse MAC du switch.

Si plusieurs switches utilisent la même priorité, l’adresse MAC participe au départage. C’est précisément pour éviter une racine choisie « par hasard » que l’exploitation professionnelle fixe généralement une intention explicite.

Observe la différence entre :

Root ID   = identité du switch racine vue par ce switch
Bridge ID = identité STP du switch local

Sur le root bridge, les deux identités correspondent pour le VLAN étudié.

05Lis les rôles de ports comme une topologie

Pour le VLAN 10, STP attribue des rôles permettant de construire un arbre sans boucle.

Dans ce TP, tu dois savoir reconnaître :

Root       = meilleur chemin d'un switch non-racine vers le root bridge
Designated = port retenu pour transférer sur un segment donné
Alternate  = chemin de secours exclu du transfert normal tant que le chemin préféré fonctionne

Selon le mode STP affiché par l’image IOS, l’état non-transférant peut apparaître comme blocking ou discarding. Ne mélange pas rôle et état :

role = fonction topologique du port
state = capacité actuelle à apprendre / transférer

Un port Root ou Designated stable doit normalement participer au chemin actif. Un port Alternate reste disponible comme chemin de secours mais ne doit pas dupliquer le trafic utilisateur dans la topologie active.

06Rends la racine prévisible

Pour ce laboratoire, impose SW-CORE-01 comme racine du VLAN 10 avec une priorité plus faible que la valeur par défaut.

Sur SW-CORE-01 :

SW-CORE-01# configure terminal
SW-CORE-01(config)# spanning-tree vlan 10 priority 24576
SW-CORE-01(config)# end

Puis vérifie sur les trois switches :

show spanning-tree vlan 10

La preuve n’est pas la commande saisie. La preuve est que :

- SW-CORE-01 apparaît comme root bridge pour VLAN 10 ;
- chaque switch d'accès identifie correctement la racine ;
- les rôles de ports forment une topologie sans boucle active ;
- une liaison redondante reste disponible sans être utilisée comme deuxième chemin actif concurrent.

Une priorité numérique plus faible rend le switch plus favorable à l’élection. Dans un vrai réseau, la racine doit être choisie selon l’architecture, pas simplement selon le premier switch sur lequel on teste une commande.

07Construis le tableau de preuve STP

Avant toute panne, construis un tableau :

switch
port
voisin
VLAN étudié
rôle STP
état STP
coût observé
chemin actif ou secours

Exemple de raisonnement attendu :

SW-ACCES-01 Gi0/1
-> chemin direct vers SW-CORE-01
-> Root Port
-> Forwarding

SW-ACCES-01 Gi0/2 ou son extrémité opposée
-> chemin redondant entre switches d'accès
-> l'une des extrémités peut être Alternate selon l'élection
-> ne pas supposer laquelle sans lire show spanning-tree

Ne mémorise pas une position graphique comme vérité. Les rôles dépendent des informations STP réellement calculées.

08Observe les BPDU comme mécanisme de contrôle

STP échange des BPDU pour annoncer et comparer les informations nécessaires à la topologie.

Dans Packet Tracer, utilise le mode Simulation si ta version permet d’observer les trames STP/BPDU.

Tu n’as pas besoin d’analyser chaque champ binaire. Tu dois pouvoir expliquer que les BPDU transportent des informations permettant notamment de comparer :

la racine annoncée
la priorité / l'identité du bridge
le coût du chemin
les informations de port utiles à l'élection

Preuve attendue : une capture ou observation Packet Tracer montrant que STP continue à échanger des informations même lorsque le trafic utilisateur est stable.

09Provoque une coupure contrôlée

Établis d’abord un état fonctionnel et conserve les sorties show spanning-tree vlan 10.

Sur SW-ACCES-01, identifie son Root Port actuel. Supposons qu’il s’agisse de Gi0/1 vers SW-CORE-01. Ne copie pas cet exemple sans vérifier.

Coupe uniquement cette interface :

SW-ACCES-01# configure terminal
SW-ACCES-01(config)# interface gigabitEthernet0/1
SW-ACCES-01(config-if)# shutdown
SW-ACCES-01(config-if)# end

Observe immédiatement puis après convergence :

show spanning-tree vlan 10
show interfaces status

Depuis un poste du VLAN 10, réalise aussi un test de connectivité continu ou répété.

Tu dois déterminer :

quel port était Root avant la panne ?
quel chemin devient le meilleur après la panne ?
quel port change de rôle ou d'état ?
la connectivité revient-elle ?
combien de temps l'interruption est-elle observable dans ton environnement de laboratoire ?

Ne transforme pas une mesure Packet Tracer en promesse de temps de convergence pour un réseau de production.

10Distingue STP classique et variantes rapides sans créer un deuxième cours

Selon l’image utilisée, tu peux rencontrer STP/PVST+ ou Rapid-PVST+.

Pour ce BTS, retiens surtout :

objectif commun = construire une topologie de couche 2 sans boucle active
root bridge = toujours central dans le raisonnement
port roles = décrivent la fonction topologique
convergence = réagit à une modification de topologie

Les noms d’états peuvent différer :

802.1D classique : blocking / listening / learning / forwarding
RSTP/Rapid-PVST+ : discarding / learning / forwarding

N’invente pas le mode. Observe-le avec :

show spanning-tree summary

Le TP est réussi si tu sais expliquer ce que ton propre équipement affiche.

11Rétablis proprement la topologie

Réactive le lien coupé :

SW-ACCES-01# configure terminal
SW-ACCES-01(config)# interface gigabitEthernet0/1
SW-ACCES-01(config-if)# no shutdown
SW-ACCES-01(config-if)# end

Observe la nouvelle convergence :

show spanning-tree vlan 10

Puis, pour annuler le choix de priorité imposé dans ce laboratoire :

SW-CORE-01# configure terminal
SW-CORE-01(config)# no spanning-tree vlan 10 priority
SW-CORE-01(config)# end

Vérifie à nouveau l’élection obtenue.

Ne sauvegarde pas une modification de laboratoire avant d’avoir décidé si elle fait partie de l’état final demandé.

12Panne contrôlée — la mauvaise racine

L’évaluateur peut préparer une seule variante :

A — un switch d'accès possède une priorité plus faible que le switch de distribution attendu
B — un trunk redondant est administrativement coupé
C — un VLAN attendu manque sur un des trunks, ce qui modifie la topologie utile pour ce VLAN

Symptôme possible :

« La topologie fonctionne encore, mais le chemin de couche 2 n'est plus celui prévu par l'architecture. »

Tu dois produire :

fait observé
root réellement élu
root attendu
rôles de ports
cause retenue
correction bornée
preuve après correction
rollback

Interdictions :

désactiver STP pour faire disparaître un port bloqué ;
couper plusieurs liens au hasard ;
réinitialiser tous les switches ;
forcer une priorité sans comprendre la racine actuelle ;
confondre absence de boucle et conformité à l'architecture voulue.

13Constitue la preuve BTS

Remets au minimum :

1. schéma de la topologie physique redondante ;
2. sortie show spanning-tree vlan 10 avant modification ;
3. Root ID et Bridge ID des switches ;
4. tableau rôle/état/chemin actif ou secours ;
5. justification du root bridge voulu ;
6. preuve de la priorité appliquée ;
7. état STP après changement ;
8. coupure contrôlée d'un chemin actif ;
9. preuve de convergence vers le chemin de secours ;
10. restauration de la topologie ;
11. rollback de priorité ;
12. limite de la conclusion.

Limite obligatoire :

Cette preuve démontre le comportement STP observé dans une maquette Packet Tracer.
Elle ne prouve pas les temps de convergence, les protections STP avancées ou le comportement exact d'un parc physique hétérogène.

Challenge autonome

Prédis puis vérifie la topologie active

À partir d’un schéma de trois switches en triangle et d’un tableau de priorités, prédis le root bridge, les root ports et le lien qui devrait rester en secours. Vérifie ensuite avec les commandes d’observation. Coupe un chemin actif, mesure ce que tu observes pendant la convergence, puis restaure et documente l’état final.

✓Ce que tu retiens

La redondance de couche 2 n’est utile que si elle reste sans boucle active. STP élit une racine, choisit des chemins de transfert, maintient un chemin de secours et recalcule la topologie lorsqu’un lien change. L’exploitation consiste à rendre cette décision observable, intentionnelle et vérifiable.