STP and variantes : design without boucle

STP (Spanning Tree Protocol) est le protocole historique (1990) for éviter les boucles L2 dans les networkx redondants. Plusieurs variantes : STP, RSTP, MST, PVST+. En 2026, toujours déployé en campus access/aggregation malgré l'émergence d'EVPN-VXLAN. Guide of variantes, best practices, troubleshooting.

Problème résolu par STP

Without STP, 2 liens redondants entre 2 switchs = boucle L2 catastrophique :

• Broadcast storm : chaque broadcast re-transmis infiniment
• MAC table instability : même MAC vu sur ports multiples
• Résultat : switch saturé en <1 minute, network down

Variantes STP

STP classique (802.1D, 1990)

• Convergence : 30-50 secondes (listening → learning → forwarding)
• 1 instance spanning tree for tous les VLAN
• Obsolète, ne plus usesr

RSTP (Rapid STP, 802.1w, 2001)

• Convergence : 1-3 secondes
• Rôles ports : Root, Designated, Alternate, Backup
• Proposal/Agreement for convergence rapide
• Remplace STP classique

MSTP (Multiple STP, 802.1s, 2002)

• Groupes de VLAN mappés to instanthese STP
• Jusqu'à 64 instanthese par région MST
• Load-balancing VLAN-based (ex : VLAN 10-50 sur Switch A, VLAN 51-100 sur Switch B)
• Standard multi-vendor

PVST+ / Rapid-PVST+ (Cisco propriétaire)

• 1 instance STP par VLAN (Per-VLAN Spanning Tree)
• Très flexible mais CPU-intensive to grande échelle
• Compatible Cisco uniquement

Rôles ports RSTP

• Root port (RP) : vers le root bridge, 1 par switch non-root
• Designated port (DP) : forward sur chaque segment, 1 par segment
• Alternate port : backup of root port (forward instantané si RP tombe)
• Backup port : backup of designated port

Root bridge : le switch central

• Élu par priority (défaut 32768) + MAC (tiebreaker)
• Priority paramétrable par pas de 4096
• Best practice : forcer priority sur core switch (priority 8192)
• Secondary root : 2ème core with priority 16384
• NE JAMAIS laisser la priority par défaut — un access switch pourrait devenir root !

Configuration Cisco best practices

• spanning-tree mode rapid-pvst (ou mst for multi-vendor)
• spanning-tree vlan 1-4094 priority 8192 (sur core primaire)
• spanning-tree vlan 1-4094 priority 16384 (sur core secondaire)
• interface range gi1/0/1-48 ; spanning-tree portfast : ports endpoints
• interface range gi1/0/1-48 ; spanning-tree bpduguard enable : security
• spanning-tree loopguard default : protection contre unidirectional links
• spanning-tree bpduguard default (mode global alternative)

PortFast + BPDU Guard

Combo obligatoire sur ports access endpoints :

• PortFast : port en forward immédiat (skip listening/learning)
• BPDU Guard : err-disable si BPDU reçu (user ayant connecté un switch !)
• Évite : boucle accidentelle via switch domestique branché par user
• Re-activation : errdisable recovery cause bpduguard + timeout

Root Guard

• Prévient qu'un switch voisin devienne root
• Config : interface gi1/0/48 ; spanning-tree guard root
• Applique sur ports vers switchs non-dédiés core/agg

Loop Guard vs UDLD

• Loop Guard : évite boucles sur liens optiques one-way
• UDLD (Unidirectional Link Detection) : détection active via hello packets
• Recommandé sur liens fibre : aggressive UDLD + loop guard

STP design campus typique

• Core = root primary (priority 8192) + root secondary (16384)
• Distribution : forward toutes les VLAN
• Access : ports endpoints en PortFast + BPDU Guard
• Load-balancing VLAN : PVST+ or MST with 2 instances

Évolution : without STP

• SD-Access : fabric LISP/VXLAN, pas de STP
• EVPN-VXLAN campus : routed access, pas de STP sur uplink
• MLAG/VSS : regroupement 2 switchs = 1 logique, pas de STP inter-switch
• Cisco StackWise Virtual : 2 Catalyst 9500 = 1, pas de STP

Troubleshooting

• show spanning-tree : état global
• show spanning-tree vlan 10 detail : détails instance
• show spanning-tree bridge : priorité locale
• show spanning-tree inconsistentports : ports err-disabled BPDU
• show errdisable recovery : recovery config
• debug spanning-tree events (attention prod)

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