Spanning Tree Protocol (STP) - Diagnisa WAN

Nama : Reinaldo J.H

Kelas : 3 TKJ A

Pra kbm - STP (Spanning Tree Protocol)

Spanning Tree Protocol atau yang sering disingkat dengan STP adalah link layer networ protocol yang menjamin tidak adanya loop dalam topologi dari banyak bridge/switch dalam LAN. STP ini berdasarkan pada sebuah algoritma yang ditemukan oleh Radia Perlman sewaktu bekerja untuk Digital Equipment Corporation. Dalam model OSI untuk jaringan komputer, STP ada di layer 2 OSI. Spanning tree memperbolehkan desain jaringan memiliki redundan links untuk membuat jalur backup otomatis jika sebuah link aktif gagal bekerja, tanpa adanya bahaya dari loop pada bridge/switch. Loop pada bridge/switch akan menghasilkan flooding pada network.

Spanning Tree Protocol ini didefenisikan pada IEEE Standard 802.1D. Seperti namanya, protokol ini membuat sebuah spanning tree dalam jaringan yang menghubungkan banyak bridge/switch ( biasanya Ethernet switches), dan menon-aktifkan links yang tidak termasuk dalam tree, meninggalkan satu jalur aktif antara dua buah jaringan.

Masalah umum yang bisa diatasi oleh Spanning Tree Protocol ini adalah broadcast storm. Broadcast storm menyebabkan banyak broadcast ( atau multicast atau unknown-destination unicast) pada loop yang ada di jaringan secara terus menerus. Hal ini akan menciptakan sebuah link yang tidak berguna (karena adanya link ganda antar bridge/switch) dan secara signifikan akan mempengaruhi performance dari komputer end-user karena terlalu banyak memproses broadcast yang ada.

Keuntungan dari spanning tree algoritma

Spanning tree algoritma sangat penting dalam implementasi bridge pada jaringan anda. Keuntungan nya adalah sebagai berikut:

• Mengeliminir bridging loops
• Memberikan jalur redundansi antara dua piranti
• Recovery secara automatis dari suatu perubahan topology atau kegagalan bridge
• Mengidentifikasikan jalur optimal antara dua piranti jaringan

Secara garis besar, Spanning Tree Protocol bekerja dengan cara :

1 . Menentukan root bridge.

Root bridge dari spanning tree adalah bridge dengan bridge ID terkecil (terendah). Tiap bridge mempunyai unique identifier (ID) dan sebuah priority number yang bisa dikonfigurasi. Untuk membandingkan dua bridge ID, priority number yang pertama kali dibandingkan. Jika priority number antara kedua bridge tersebut sama, maka yang akan dibandingkan selanjutnya adalah MAC addresses. Sebagai contoh, jika switches A (MAC=0000.0000.1111) dan B (MAC=0000.0000.2222) memiliki priority number yang sama, misalnya 10, maka switch A yang akan dipilih menjadi root bridge. Jika admin jaringan ingin switch B yang jadi root bridge, maka priority number switch B harus lebih kecil dari 10.

2 . Menentukan least cost paths ke root bridge.

Spanning tree yang sudah dihitung mempunyai properti yaitu pesan dari semua alat yang terkoneksi ke root bridge dengan pengunjungan (traverse) dengan cost jalur terendah, yaitu path dari alat ke root memiliki cost terendah dari semua paths dari alat ke root.Cost of traversing sebuah path adalah jumlah dari cost-cost dari segmen yang ada dalam path. Beda teknologi mempunya default cost yang berbeda untuk segmen-segmen jaringan. Administrator dapat memodifikasi cost untuk pengunjungan segment jaringan yang dirasa penting.

3 . Non-aktifkan root path lainnya.

Karena pada langkah diatas kita telah menentukan cost terendah untuk tiap path dari peralatan ke root bride, maka port yang aktif yang bukan root port diset menjadi blocked port. Kenapa di blok? Hal ini dilakukan untuk antisipasi jika root port tidak bisa bekerja dengan baik, maka port yang tadinya di blok akan di aktifkan dan kembali lagi untuk menentukan path baru.

Cara memilih Root Bridge

Bridge ID digunakan untuk memilih root bridge di dalam domain STP dan juga menentukan root port. ID ini panjangnya 8 byte dan mencakup baik priority maupun alamat MAC dari alat. Priority default pada semua alat yang menjalankan STP versi IEEE adalah 32.768.

Untuk menentukan root bridge, priority dari setiap bridge dikombinasikan dengan alamat MAC. Jika dua switch atau bridge ternyata memiliki nilai priority yang sama, maka alamat MAC menjadi penilai untuk memutuskan siapa yang memiliki ID yang terendah (yang juga terbaik). Contoh jika ada switch A dan B dan keduanya memiliki priority default yang sama yaitu 32.768, maka alamat MAC yang akan digunakan untuk penentuan. Jika alamat MAC switch A adalah 0000.0A00.1300 dan alamat MAC switch B adalah 0000.0A00.1315 maka switch A akan menjadi root bridge.

BPDU secara default dikirimkan setiap 2 detik, keluar dari semua port yang aktif pada sebuah bridge dan switch dengan bridge ID yang terendah dipilih sebagai root bridge. Kita dapat mengubah bridge ID dengan cara menurunkan prioritynya sehingga ia akan menjadi root bridge secara otomatis.

Cara memilih Designated Port

Jika lebih dari satu link dihubungkan ke root bridge maka cost dari port menjadi faktor yang di gunakan untuk menentukan port mana yang akan menjadi root port. Jadi untuk menentukan port yang akan digunakan untuk berkomunikasi dengan root bridge. Pertama harus memperhitungkan cost dari jalur tersebut. Cost dari STP adalah sebuah jalur total yang di akumulasi berdasarkan pada bandwidth yang tersedia pada tiap link.

Istilah dalam STP :

• STP - Spanning Tree Protocol adalah sebuah protokol bridge yang menggunakan STA untuk menemukan link redundant (cadangan) secara dinamis dan menciptakan sebuah topologi database spanning-tree. Bridge bertukar pesan BPDU (bridge protocol data unit) dengan bridge lain untuk mendeteksi loop-loop dan kemudian menghilangkan loop-loop itu dengan cara mematikan interface-interface bridge yang dipilihnya.
• Root Bridge adalah bridge dengan bridge ID terbaik. Dengan STP, kuncinya adalah agar semua switch di network memilih sebuah root bridge yang akan menjadi titik fokus di dalam network tersebut. Semua keputusan lain di network seperti port mana yang akan di blok dan port mana yang akan di tempatkan dalam mode fowarding.
• BPDU semua switch bertukar informasi yang digunakan dalam pemilihan root switch, seperti halnya dalam konfigurasi selanjutnya dari network. Setiap switch membandingkan parameter-parameter dalam Bridge Protocol Data Unit (BPDU) yang mereka kirim ke satu tetangga dengan yang mereka peroleh dari tetangga lain.
• Bridge ID adalah bagaimana STP mengidentifikasi semua switch dalam network. ID ini ditentukan oleh sebuah kombinasi dari apa yang disebut bridge priority (yang bernilai 32.768 secara default pada semua switchj Cisco) dan alamat MAC dasar. Bridge dengan bridge ID terendah akan menjadi root bridge dalam network.
• Nonroot bridge adalah semua bridge yang bukan root bridge. Nonroot bridge bertukar BPDU dengan semua bridge dan mengupdate topologi database STP pada semua switch, mencegah loop-loop dan menyediakan sebuah cara bertahan terhadap kegagalan link.
• Root port selalu merupakan link yang terhubung secara langsung ke root bridge atau jalur terpendek ke root bridge. Jika lebih dari satu link terhubung ke root bridge maka sebuah cost dari port ditentukan dengan mengecek bandwidth dari setiap link. Port dengan cost paling rendah menjadi root port. Jika banyak link memiliki cost yang sama maka bridge dengan bridge ID diumumkan yang lebih rendah akan di gunakan. Karena berbagai link dapat berasal dari alat yang sama, maka nomor port yang terendahlah yang akan digunakan.
• Designated port adalah sebuah port yang telah ditentukan sebagai cost yang terbaik (cost lebih rendah) daripada port yang lain. Sebuah designated port akan ditandai sebagai sebuah fowarding port (port yang akan mem forward frame).
• Port Cost menentukan kapan sebuah link dari beberapa link yang tersedia digunakan di antara dua switch dimana kedua port ini bukan root port. Cost dari sebuah link ditentukan oleh bandwidth dari link.
• Nondesignated port adalah port dengan sebuah cost yang lebih tinggi daripada designated port, yang akan ditempatkan di mode blocking. Sebuah nondesignated port bukan sebuah fowarding port.
• Fowarding port meneruskan atau memfoward frame.
• Blocked port adalah port yang tidak meneruskan frame-frame, untuk menghindari loop-loop. Namun sebuah blocked port akan selalu mendengarkan frame.

Status Port Spanning Tree :

Delay propagasi dapat muncul ketika informasi protocol dilewatkan melalu sebuah switched LAN. Hasilnya, perubahan pada topology jaringan akan berlaku pada waktu yang berbeda dan tempat yang berbeda pula di jaringan yang menggunakan switch. Ketika port pada switch melakukan transisi langsung dari non-paritcipation pada stable topology menjadi forwading state, hal ini akan mengakibatkan data loops sementara. Port-port harus menunggu informasi topology yang baru untuk propagasi melalui switched LAN sebelum mulai berubah ke forward frames. Port-port juga harus menunggu frame lifetime habis yang telah diteruskan menggunakan topology yang lama.

• Blocking (memblok) sebuah port yang di block tidak akan meneruskan frame, ia hanya mendengarkan BPDU-BPDU. Tujuan dari status blocking adalah untuk mencegah penggunaan jalur yang mengakibatkan loop. Semua port secara default berada dalam status blocking ketika switch dinyalakan.
• Listening (mendengar) port mendengar BPDU untuk memastikan tidak ada loop yang terjadi pada network sebelum mengirimkan frame data. Sebuah port yang berada dalam status listening mempersiapkan diri untuk memfoward frame data tanpa mengisi tabel alamat MAC.
• Learning (mempelajari) port switch mendengarkan BPDU dan mempelajari semua jalur di network switch. Sebuah port dalam status learning mengisi tabel alamat MAC tetapi tidak memfoward frame data.
• Fowarding (mem foward) port mengirimkan dan menerima semua frame data pada port bridge. Jika port masih sebuah designated port atau root port yang berada pada akhir dari status learning maka ia akan masuk ke status ini.
• Disabled (tidak aktif) sebuah port dalam status disabled (secara administratif) tidak berpatisipasi dalam melakukan fowarding terhadap frame ataupun dalam STP. Sebuah port dalam status disabled berarti tidak bekerja secara virtual.

Pergerakan dari 5 state diatas adalah :
- initialization to blocking
- blocking to listening or to disabled
- listening to learning or to disabled
- learning to forwarding or to disabled
- forwarding to disabled

Ilustrasi untuk lebih memperjelas perubahan port dari satu status ke status lain dapat dilihat pada gambar :

Status pada port bisa di ubah menggunakan management software. Ketika Spanning Tree Protocol diaktifkan, tiap switch pada jaringan berubah dari blocking state dan state transisi dari learning dan listening saat switch dihidupkan. Jika dikonfigurasi dengan baik, port-port akan secara stabil menjadi status forwading ataupun status blocking.

Ketika sebuah post ditentukan sebagai forwarding state oleh algoritma spanning tree, maka akan terjadi :

-Port berada pada listening state ketika port ini menunggu informasi protocol yang menyuruh port tersebut
harus pindah menjadi blocking state.

-Port menunggu expiration of a protocol timer yang akan memindahkan status port menjadi learning state.

-Saat berada di learning state, port kembali menahan frame forwarding sesaat setelah mempelajari informasi
dari lokasi station untuk forwarding database.

-Expiration dari sebuah protocol timer mengubah port menjadi forwarding state, dimana learning dan
forwarding diaktifkan.

STP OPERASI

Sebelum Anda mengkonfigurasi STP, pilih sebuah saklar untuk menjadi root dari spanning tree. Switch ini tidak perlu saklar yang paling kuat, tetapi memilih yang paling terpusat mengaktifkan jaringan. Semua aliran data di jaringan dari perspektif switch ini. Juga, pilih yang paling terganggu switch dalam jaringan. Switch tulang punggung sering berfungsi sebagai akar pohon spanning karena switch ini biasanya tidak terhubung ke stasiun akhir. Juga, bergerak dan perubahan di dalam jaringan kecil kemungkinannya untuk mempengaruhi switch ini.

Setelah Anda memutuskan beralih akar, mengatur variabel yang sesuai untuk memilih beralih sebagai root switch. Satu-satunya variabel yang Anda harus mengatur prioritas adalah jembatan. Jika saklar memiliki jembatan prioritas yang lebih rendah dari semua switch yang lain, yang lain secara otomatis memilih switch saklar switch sebagai akar.

ATURAN OPERASI

Bagian ini berisi daftar aturan untuk bagaimana STP bekerja. Ketika switch pertama muncul, mereka memulai proses seleksi saklar akar. Setiap saklar mengirimkan sebuah BPDU ke terhubung langsung beralih pada basis per-VLAN. Ketika keluar BPDU melalui jaringan, setiap switch membandingkan BPDU bahwa saklar mengirim ke BPDU bahwa beralih menerima dari para tetangga. Saklar-saklar yang kemudian setuju saklar saklar root. Saklar dengan jembatan terendah ID dalam jaringan memenangkan proses pemilihan ini.

Catatan: Ingat bahwa salah satu saklar akar diidentifikasi per-VLAN. Setelah beralih akar identifikasi, dalam switch mematuhi aturan-aturan ini:

• STP Peraturan 1-Semua port switch akar harus dalam modus forwarding.

Catatan: Pada beberapa sudut kasus, yang melibatkan diri dilingkarkan port, ada pengecualian dari aturan ini.

Selanjutnya, setiap beralih menentukan jalur terbaik untuk sampai ke akar. The switch menentukan jalan ini dengan perbandingan informasi dalam semua BPDUs bahwa switch terima pada semua port. Switch menggunakan port dengan sedikitnya jumlah informasi dalam BPDU untuk bisa sampai ke akar beralih; pelabuhan dengan jumlah yang paling sedikit informasi dalam adalah akar BPDU pelabuhan. Setelah menentukan root switch port, switch hasil untuk memerintah 2.

• STP Peraturan 2-port root harus diatur ke modus forwarding.

Selain itu, switch pada masing-masing segmen LAN berkomunikasi satu sama lain untuk menentukan mana yang terbaik untuk beralih menggunakan untuk memindahkan data dari segmen ke jembatan akar. Switch ini disebut saklar yang ditunjuk.

• STP Peraturan 3-Dalam satu segmen LAN, pelabuhan yang ditunjuk saklar yang terhubung ke LAN segmen harus ditempatkan dalam modus forwarding.
• STP Peraturan 4-Semua pelabuhan lain di semua switch (VLAN-spesifik) harus ditempatkan dalam modus blocking. Aturan hanya berlaku untuk pelabuhan-pelabuhan yang menghubungkan jembatan lain atau switch. STP tidak mempengaruhi port yang terhubung ke workstation atau PC. Pelabuhan ini tetap diteruskan.

Catatan: penambahan atau penghapusan STP VLAN ketika dijalankan di dalam per-VLAN spanning tree (PVST / PVST +) modus memicu recalculation spanning tree untuk contoh VLAN dan lalu lintas terganggu hanya untuk VLAN. VLAN yang lain bagian dari sebuah link batang dapat meneruskan lalu lintas normal. Penambahan atau pengangkatan VLAN untuk Multiple Spanning Tree (MST) contoh yang ada memicu recalculation spanning tree untuk contoh dan lalu lintas terganggu untuk semua bagian VLAN yang MST misalnya.

Catatan: Secara default, spanning tree berjalan pada setiap port. Spanning tree fitur yang tidak dapat dimatikan dalam switch pada basis per-port basis. Meskipun tidak disarankan, Anda dapat menonaktifkan STP pada VLAN per-dasar, atau secara global pada saklar. Sangat hati-hati harus dilakukan setiap kali Anda menonaktifkan spanning tree karena hal ini menciptakan Layer 2 loop dalam jaringan.