Comprendre et régler les compteurs de protocole Spanning Tree

Introduction

Ce document décrit les compteurs du protocole STP (Spanning Tree Protocol) et les règles à utiliser afin de régler les compteurs.

Fond

Ce document explique uniquement comment régler des compteurs STP pour le Spanning tree 802.1D régulier. Ce document ne couvre pas le STP rapide (RSTP) (IEEE 802.1w) ou le protocole multiple du Spanning tree (MST) (IEEE 802.1s).

Pour plus d'informations sur RSTP et MST, référez-vous à ces documents :

• Comprendre le protocole Spanning Tree multiple (802.1s)

• Comprendre le protocole Spanning Tree rapide (802.1w)

Conditions préalables

Exigences

Ce document suppose une bonne compréhension du protocole STP. Pour plus d'informations sur le fonctionnement de STP, référez-vous à Comprendre et configurer le protocole STP (Spanning Tree Protocol) sur les commutateurs Catalyst .

Mise en garde : Vous pouvez utiliser ce document pour vous aider à résoudre vos problèmes de réseau, mais uniquement si vous êtes familier avec le processus ou si quelqu'un qui est familier avec le processus vous a dirigé. Si vous êtes peu familier avec STP, les modifications que vous apportez peuvent entraîner l'un de ces occurrences :

• Instabilités
• Ralentissement de l'application
• Pointes de processeur
• Fusion de LAN

Consultez 802.1D - Standards IEEE à propos des réseaux locaux et Metropolitan Area : Ponts MAC (Media Access Control)

Composants utilisés

Ce document n'est pas limité à des versions de matériel et de logiciel spécifiques.

The information in this document was created from the devices in a specific lab environment. All of the devices used in this document started with a cleared (default) configuration. Si votre réseau est en ligne, assurez-vous de bien comprendre l’incidence possible des commandes.

Conventions

Pour plus d'informations sur les conventions utilisées dans ce document, reportez-vous à Conventions relatives aux conseils techniques Cisco.

Compteurs de protocole Spanning tree

Il y a plusieurs compteurs de STP, comme le montre cette liste :

• Hello - Le délai Hello est le temps entre chaque unité BPDU (BPDU) envoyée vers un port. Cette durée est égale à 2 secondes (sec) par défaut, mais vous pouvez régler la durée entre 1 et 10 secondes.

• forward delay — Le délai de transmission est le temps passé dans l'état d'écoute et d'apprentissage. Cette durée est égale à 15 secondes par défaut, mais vous pouvez régler la durée entre 4 et 30 secondes.

• âge maximal - Le compteur d'âge maximal contrôle la longueur maximale de temps écoulé avant qu'un port de pont enregistre ses informations de BPDU de configuration. Cette durée est de 20 secondes par défaut, mais vous pouvez régler la durée entre 6 et 40 secondes.

Chaque BPDU de configuration contient ces trois paramètres. En outre, chaque configuration BPDU contient un autre paramètre relatif au temps, connu comme âge du message.

L'âge du message n'est pas une valeur fixe. L'âge du message contient la durée écoulée depuis que le pont de base a lancé le BPDU.

Le pont de base envoie tout son BPDU avec une valeur d'âge du message de 0, et tous les commutateurs ultérieurs ajoutent 1 à cette valeur.

En fait, cette valeur contient les informations relatives à votre distance du pont de base quand vous recevez un BPDU. Ce schéma montre le concept :

Quand on reçoit un nouveau BPDU de configuration est égal à l'information enregistrée sur le port ou mieux, toutes les informations BPDU sont stockées.

Le compteur d'âge commence à tourner. Le compteur d'âge débute avec le message reçu dans ce BPDU de configuration.

Si ce compteur d'âge atteint l'âge maximal avant qu'un autre BPDU ne soit reçu pour actualiser le compteur, les informations seront surannées pour ce port.

Voici un exemple qui s'applique au schéma dans cette section :

• Les commutateurs B et C reçoivent une trame BPDU de configuration du commutateur A avec un âge de message de 0. Sur le port qui va à A, les informations expirent en (âge max - 0) secondes. Cette durée est de 20 secondes par défaut.

• Les commutateurs D et E reçoivent la trame BPDU du commutateur B avec un âge de message de 1. Sur le port qui va vers B, les informations expirent en (âge maximal - 1) secondes. Cette durée est de 19 secondes par défaut.

• Le commutateur F reçoit la trame BPDU du commutateur E avec un âge de message de 2. Sur le port qui va à E, les informations expirent dans (âge max - 2) secondes. Cette durée est de 18 secondes par défaut.

D'autres paramètres du protocole Spanning tree

L'IEEE 802.1D définit STP. En plus des compteurs que la section compteurs de protocole Spanning tree décrit, IEEE définit également ces paramètres qui se réfèrent à STP :

• le diamètre du domaine de STP (diamètre) - cette valeur est le nombre maximal de ponts entre deux points de pièce jointe des stations d'extrémité. La recommandation d'IEEE est d'appliquer un diamètre maximal de sept ponts pour les compteurs de STP par défaut.

• retard de transfert de pont (retard de transfert) - Cette valeur est le temps qui s'est écoulé entre la réception et la transmission de la même trame par le pont. C'est logiquement la latence par le pont. La recommandation de l’IEEE est de considérer 1 seconde comme le délai de transit de pont maximal.

• Retard de transmission BPDU (bpdu_delay) - Cette valeur est le retard entre le moment qu'un BPDU est reçu sur un port et le temps pour transmettre le BPDU de configuration efficacement à un autre port. L’IEEE recommande 1 seconde comme délai de transmission BPDU maximal.

• message age increment overassessment (msg_overestime) : cette valeur est l'incrément que chaque pont ajoute à l'âge du message avant de transférer une trame BPDU. Comme l'indique la section Minuteurs de protocole Spanning Tree, les commutateurs Cisco (et probablement tous les commutateurs) ajoutent 1 seconde à l'âge du message avant que les commutateurs transmettent une trame BPDU.

• message perdu (lost_msg) - Cette valeur est le numéro de BPDU qui peut être perdu en tant que déplacements BPDU d'une extrémité du réseau ponté à l'autre extrémité. La recommandation d'IEEE est d'utiliser trois comme numéro de BPDU qui peut être perdu.

• transmit halt delay (Tx_halt_delay) - Cette valeur est la durée maximale qui est nécessaire pour un pont pour déplacer effectivement un port dans l'état de blocage après la détermination que le port doit être bloqué. La recommandation de l'IEEE est d'utiliser 1 seconde pour ce paramètre.

• retard d'accès moyen (med_access_delay) - Cette valeur est le temps nécessaire pour qu'un périphérique accède au multimédias pour la transmission initiale. C'est le temps entre la décision du processeur d'envoyer une trame et le moment où la trame commence effectivement à quitter le pont. La recommandation de l'IEEE est d'utiliser 0,5 seconde comme temps maximal.

De ces paramètres, vous pouvez calculer d'autres valeurs. Cette liste fournit les paramètres supplémentaires et les calculs. Les calculs présupposent que vous utilisiez les valeurs d'IEEE recommandées par défaut pour tous les paramètres.

• Délai de propagation de bout en bout BPDU - Cette valeur est le temps nécessaire pour qu'un BPDU voyage d'une extrémité du réseau à l'autre extrémité. Supposons un diamètre de sept sauts, trois unités BPDU qui peuvent être perdues et un temps Hello de 2 secondes. Dans ce cas, la formule est :

  End-to-end_BPDU_propa_delay
  = ((lost_msg + 1) x hello) + ((BPDU_Delay x (dia – 1)) 
  = ((3 + 1) x hello) + ((1 x (dia – 1)) 
  = 4 x hello + dia – 1 
  = 4 x 2 + 6 
  = 14 sec

• Sur-estimation d'âge du message - Le but de ce paramètre est d'expliquer l'âge du BPDU depuis la provenance. Supposons que chaque pont augmente l’âge du message BPDU de 1 seconde. La formule est :

  Message_age_overestimate 
  = (dia – 1) x overestimate_per_bridge 
  = dia – 1 
  = 6

• Maximum frame lifetime : cette valeur est la durée maximale pendant laquelle une trame précédemment envoyée au réseau en pont reste dans le réseau avant d'atteindre cette destination. La formule est :

  Maximum_frame_lifetime
  = dia x transit_delay + med_access_delay 
  = dia + 0.5 
  = 7.5 
  = 8  (rounded)

• Retard maximal d'arrêt complet de transmission - Cette valeur est le temps nécessaire afin de bloquer effectivement un port, après que la décision de se bloquer soit prise. L'IEEE compte 1 seconde comme maximum pour cet événement. La formule est :

  Maximum_transmission_halt_delay
  = 1

Valeurs par défaut des compteurs du protocole Spanning tree

Cette section explique plus en détail comment atteindre la valeur par défaut pour l'âge et le retard de retransmission maximal si vous utilisez la valeur recommandée pour chaque paramètre.

Les valeurs recommandées sont un diamètre de sept et un temps Hello de 2 secondes.

Âge maximum

L'âge maximal tient compte du fait que le commutateur qui se trouve à la périphérie du réseau n'expire pas les informations de racine dans des conditions stables (c'est-à-dire, si la racine est toujours vivante).

La valeur maximum d'âge doit prendre en considération tout le délai de propagation BPDU et la sur-estimation d'âge du message. Par conséquent, la formule pour l'âge maximal est :

max_age 
= End-to-end_BPDU_propa_delay + Message_age_overestimate 
= 14 + 6 
= 20 sec

Ce calcul montre comment l'IEEE atteint la valeur recommandée par défaut pour l'âge maximal.

Délai de transmission

Le passage d’un port à l’état d’écoute indique qu’il y a un changement dans la topologie STP active et qu’un port passe d’un bloc à l’autre.

Ainsi, les périodes d'écoute et d'apprentissage pendant lesquelles le délai de transmission s'exécute doivent couvrir cette période consécutive :

• Temps entre le moment où le premier port de pont entre en état d’écoute (et y reste jusqu’à la reconfiguration suivante) et le moment où le dernier pont du réseau local ponté entend parler de la modification de la topologie active

  En outre, vous devez tenir compte du même retard que vous utilisez pour calculer l'âge maximal (sur-estimation d'âge du message et délai de propagation BPDU).

• L'heure pour que le dernier pont cesse de transférer les trames reçues sur la topologie précédente (retard maximal d'arrêt complet de transmission), jusqu'à ce que la dernière trame transférée sur la topologie précédente disparaisse (la vie maximale de trame)

  Ce temps est nécessaire pour assurer que vous n'obtenez pas les trames reproduites.

Par conséquent, le double du temps du délai de transmission (temps d'écoute + temps d'apprentissage) contient tous ces paramètres. La formule est :

2 x forward delay 
= end-to-end_BPDU_propagation_delay + Message_age_overestimate + 
    Maximum_frame_lifetime + Maximum_transmission_halt_delay 
= 14 + 6 + 7.5 + 1 = 28.5 

forward_delay 
= 28.5 /2 
= 15 (rounded)

Régler âge maximal et temporisateurs de retard de retransmission

Parmi tous ces paramètres, les seuls que vous pouvez régler sont :

Remarque : Votre capacité de régler ces paramètres dépend du réseau.

• Hello - de 1 à 6

• Âge maximum

• Délai de transmission

• diamètre - Ceci dépend du réseau.

Ne modifiez pas les valeurs dans cette liste. Laissez ces valeurs à la valeur recommandée d'IEEE :

• lost_msg = 3

• = 1 transit_delay

• = 1 bpdu_delay

• msg_overestimate = 1

• Tx_halt_delay = 1

• med_access_delay = 0.5

• maximum_transmission_halt_delay = 1

Ces valeurs peuvent sembler assez conservatrices dans un réseau moderne, dans lequel vous n'êtes pas susceptible de perdre trois BPDU ou d'avoir 1 seconde de latence pour une trame via un commutateur.

Cependant, n'oubliez pas que ces valeurs existent afin d'empêcher les boucles de STP qui peuvent se produire sous des conditions extrêmes, comme :

• Utilisation très élevée du CPU

• Un port surchargé

Par conséquent, vous devez considérer ces paramètres en tant que valeurs fixes. Si vous utilisez les formules que les Valeurs par défaut des compteurs du protocole Spanning tree section montre, vous avez alors :

max_age 
= End-to-end_BPDU_propa_delay + Message_age_overestimate 
= ((lost_msg + 1) x hello) + ((BPDU_Delay x (dia – 1)) + (dia – 1) x overestimate_per_
    bridge 
= (4 x hello) + dia – 1 + dia – 1 
= (4 x hello) + (2 x dia) – 2 


forward_delay 
= (End-to-end_BPDU_propa_delay + Message_age_overestimate + 
    Maximum_frame_lifetime + Maximum_transmission_halt_delay ) / 2 
= ((lost_msg + 1) x hello) + ((BPDU_Delay x (dia – 1)) + ((dia – 1)
    x overestimate_per_bridge)  + (dia x transit_delay) + med_access_delay 
    +  Maximum_transmission_halt_delay) / 2 
= ((4 x hello) + dia – 1 + dia – 1 + dia + 0.5 + 1) / 2 
= ((4 x hello) + (3 x dia) – 0.5) / 2

Ces calculs vous donnent ces deux formules finales (si vous arrondissez la valeur 0,5) :

max_age = (4 x hello) + (2 x dia) – 2 
forward_delay = ((4 x hello) + (3 x dia)) / 2

Si vous voulez régler les compteurs STP afin d'obtenir un meilleur temps de convergence, vous devez strictement utiliser ces deux formules.

Voici un exemple. Si vous avez un diamètre de quatre pour un réseau ponté, vous devez utiliser ces paramètres :

hello = 2 (default) then 
max_age = 14 sec 
forward_delay = 10 sec 
If hello = 1 then 
max_age = 10 sec 
forward_delay = 8 sec

Remarque : Hello = 1 est la valeur la plus basse. Vous ne pouvez pas régler ce paramètre à moins de 10 secondes pour l'âge maximal et à 8 secondes pour le délai de transmission si votre diamètre est égal à quatre.

Réduire le délai de 'hello' à 1 seconde

Une diminution du temps Hello à 1 seconde est la façon la plus simple et la plus sûre de diminuer les paramètres STP.

Cependant, n’oubliez pas que si vous passez le délai Hello de 2 secondes à 1 seconde, vous doublez le nombre de BPDU qui sont envoyées/reçues par chaque pont.

Cette augmentation entraîne une charge supplémentaire sur le processeur, qui devra traiter deux fois plus de BPDU. Cette charge peut être un problème si vous avez plusieurs VLAN et agrégations.

Calculer le diamètre

Le diamètre dépend complètement de la conception de réseaux. Le diamètre est le nombre maximal de commutateurs que vous croisez afin d'associer deux commutateurs dans le réseau ponté (qui inclut source et destination), si vous assumez les le pire des cas. Vous ne croiserez pas le même commutateur deux fois quand vous déterminez le diamètre. Dans le schéma dans la section compteurs du protocole Spanning tree de ce document, vous pouvez vérifier si vous avez un diamètre de 5 (chemin de routage F-E-B-A-C).

Maintenant, consultez le schéma dans cette section.

Le schéma contient quelques commutateurs d'accès (commutateurs, C, D et E) qui se connectent à deux commutateurs de distribution (A et B).

Il y a une borne de la niveau 3 (L3) entre les commutateurs de distribution et le noyau. Le domaine partagé est arrêté aux commutateurs de distribution. Le diamètre de STP est 5 :

• C-A-D-B-E

• D-A-C-B-E

Le schéma montre, qu'il n'y a aucune paire de commutateurs donnant un diamètre qui est plus grand que 5.

Modifier les compteurs du protocole Spanning tree

Comme mentionné dans la section Compteurs du protocole Spanning tree, chaque BPDU inclut hello, retard de retransmission et compteurs d'âge STP maximal.

Un pont d'IEEE n'est pas touché par la configuration locale de la valeur de compteurs. Le pont d'IEEE considère la valeur des compteurs dans le BPDU que le pont reçoit.

En fait, seulement un compteur configuré sur le pont de base de STP est important. Si vous perdez la racine, la nouvelle racine procède à imposer sa valeur de temporisateur locale au réseau entier.

Ainsi, même si vous n'avez pas besoin de configurer la même valeur de temporisateur dans le réseau entier, vous devez au moins configurer toutes les modifications de compteur sur le pont de base et sur le pont de base de secours.

Si vous utilisez un commutateur Cisco qui exécute le logiciel du système d'exploitation de Catalyst (CatOS), il y a quelques macros-instructions qui permettent d'installer la racine et de régler les paramètres selon les formules.

Émettez laset spantree root vlan dia diameter hello hello_timecommande afin de définir le diamètre et hello time. Voici un exemple :

Taras> (enable) set spantree root 8 dia 4 hello 2 
VLAN 8 bridge priority set to 8192. 
VLAN 8 bridge max aging time set to 14. 
VLAN 8 bridge hello time set to 2. 
VLAN 8 bridge forward delay set to 10. 
Switch is now the root switch for active VLAN 8.

Si vous avez configuré le diamètre du réseau STP, la valeur du diamètre configuré n'est affichée ni dans la configuration ni dans le résultat d'uneshowcommande.

Informations connexes

• Pages de support pour les produits LAN
• Page de support sur la commutation LAN
• Assistance et documentation techniques - Cisco Systems