praktikum 7
STP
(Spanning Tree Protocol)
PENDAHULUANSpanning Tree Protocol (disingkat STP) adalah protokol jaringan yang menjamin topologi jaringan bebas-pengulangan untuk penghubung Ethernet LAN. Fungsi dasar dari STP adalah untuk mencegah pengulangan penghubung dan radiasi siaran yang dihasilkan dari mereka. Pohon rentang juga memungkinkan desain jaringan untuk memasukkan cadang tautan (redundan) untuk menyediakan jalur cadangan otomatis jika tautan aktif gagal, tanpa bahaya dari perulangan yang tidak diinginkan dalam jaringan, atau kebutuhan untuk panduan mengaktifkan / menonaktifkan cadangan tautan ini.
Spanning Tree Protocol (STP) distandarisasi sebagai IEEE 802.1D. Seperti namanya, protokol ini bisa menciptakan pohon rentang dalam jaringan bertautan dari lapisan 2 layer penghubung (biasanya switch ethernet), dan menonaktifkan tautan tersebut yang bukan bagian dari pohon rentang, meninggalkan jalur aktif tunggal antara dua node jaringan.
Saat desain LAN memerlukan beberapa switch, umumnya network enginer menyertakan segment LAN yang redundant diantara switch-switch tersebut. Tujuannya sederhana, switch-switch berkemungkinan mengalami kegagalan beroperasi, atau ada kemungkinan kabel terputus atau ter-unplug sehingga dengan adanya segment redundant ini, layanan network masih bisa berjalan walaupun ada kendala diatas.
LAN dengan link yang redundant memungkinkan frame mengalami looping didalam network tanpa henti. Frame yang looping ini menyebabkan gangguan performansi pada network. Oleh karena itu, LAN memanfaatkan Spanning Tree Protocol (STP), yang memungkinkan LAN tetap bisa menggunakan link redundant tanpa harus menanggung resiko adanya frame yang looping dalam network.
Tanpa adanya Spanning Tree Protocol (STP), LAN dengan link yang redundant mengakibatkan adanya frame yang looping tanpa henti didalam network. Dengan STP, beberapa switch akan mem-block interface/port-nya agar port tersebut tidak bisa lagi mem-forward frames keluar. STP akan menentukan port mana yang harus di block sehingga hanya 1 link saja yang aktif dalam satu segment LAN. Hasilnya, frame tetap bisa ditransfer antar-komputer tanpa menyebabkan gangguan akibat adanya frame yang looping tanpa henti di dalam network.
Kebutuhan adanya spanning tree
Problem utama yang bisa dihindari dengan adanya STP adalah broadcast storms. Broadcast storms menyebabkan frame broadcasts (atau multicast atau unicast yang destination addressnya belum diketahui oleh switch) terus berputar-putar (looping) dalam network tanpa henti. Gambar berikut adalah contoh sederhana LAN dengan link yang redundant.
Switch akan mem-flood frame broadcasts keluar melalui semua port/interface dalam satu VLAN kecuali port/interface dimana frame tersebut diterima. Pada gambar diatas, SW3 akan mem-forward frame dari Bob ke SW2; SW2 mem-forwardnya ke SW1; SW1 mem-forwardnya kembali ke SW3; SW3 ke SW2 lagi, dan seterusnya dan seterusnya.
Problem lain yang bisa dihindari dengan STP adalah dalam satu network yang memiliki link redundant, komputer-komputer yang aktif akan menerima kopi-an dari frame yang sama berkali-kali.
Definisi IEEE 802.1d Spanning Tree Does
STP mencegah terjadinya looping dengan menempatkan setiap port switch pada salah satu status : Forwarding atau Blocking. Interface dengan status forwarding bertingkah normal, mem-forward dan menerima frame, sedangkan interface dengan status blocking tidak memproses frame apapun kecuali pesan-pesan STP. Semua port yang berada dalam status forwarding disebut berada pada jalur spanning tree(topology STP), sekumpulan port-port forwarding membentuk jalur tunggal dimana frame ditransfer antar-segment. Gambar berikut adalah LAN dengan link redundant yang sudah memanfaatkan STP.
Dengan begini, saat Bob mengirimkan frame broadcast, frame tidak mengalami looping. Bob mengirimkan frame ke SW3 (step 1), kemudian SW3 mem-forward frame hanya ke SW1(step 2), karena port Gi0/2 dari SW3 berada pada status blocking. Kemudian, SW1 mem-flood frame keluar melalui Fa0/11 dan Gi0/1 (step 3) . SW2 mem-flood frame keluar melalui Fa0/12 dan Gi0/1 (step4). Namun, SW3 akan mengabaikan frame yang dikirmkan oleh SW2, karena frame tersebut masuk melalui port Gi0/2 dari switch SW3 yang berada pada status blocking.
Dengan topology STP seperti pada gambar diatas, switch-switch tidak mengaktifkan link antara SW2 dan SW3 untuk keperluan traffick dalam VLAN. Namun, jika link antara SW1 dan SW3 mengalami kegagalan dalam beroperasi, maka STP akan membuat port Gi0/2 pada SW3 menjadi forwarding sehingga link antara SW3 dan SW2 menjadi aktif dan frame tetap bisa ditransfer secara normal dalam VLAN.
Cara Kerja Spanning Tree
STP menggunakan 3 kriteria untuk meletakkan port pada status forwarding :
- STP memilih root switch. STP menempatkan semua port aktif pada root switch dalam status
Forwarding.
- Semua switch non-root menentukan salah satu port-nya sebagai port
yang memiliki ongkos (cost) paling kecil untuk mencapai root switch. Port tersebut yang
kemudian disebut sebagai root port
(RP) switch tersebut akan ditempatkan pada status forwarding oleh STP.
- Dalam satu segment Ethernet yang sama mungkin saja ter-attach lebih
dari satu switch. Diantara switch-switch tersebut, switch dengan cost
paling sedikit untuk mencapai root switch disebut designated bridge, port milik designated bridge yang terhubung
dengan segment tadi dinamakan designated
port (DP). Designated
port juga berada dalam status forwarding.
STP bridge ID (BID) adalah angka 8-byte yang unik untuk setiap switch. Bridge ID terdiri dari 2-byte priority dan 6-byte berikutnya adalah system ID, dimana system ID berdasarkan pada MAC address bawaan tiap switch. Karena menggunakan MAC address bawaan ini dapat dipastikan tiap switch akan
STP mendefinisikan pesan yang disebut bridge protocol data units (BPDU), yang digunakan oleh switch untuk bertukar informasi satu sama lain. Pesan paling utama adalah Hello BPDU,
Pemilihan Root Switch
Switch-switch akan memilih root switch berdasarkan Bridge ID dalam BPDU. Root switch adalah switch
Namun kadangkala, ada beberapa switch yang memiliki nilai priority yang sama, untuk hal ini maka pemilihan root switch akan ditentukan berdasarkan 6-byte System ID berikutnya yang berbasis pada MAC address, karena itu switch dengan bagian MAC address paling rendah akan terpilih sebagai root switch.
Selanjutnya dalam proses STP adalah, setiap non-root switch akan menentukan salah satu port-nya sebagai satu-satunya root port miliknya. Root port dari sebuah switch adalah port dimana dengan melalui port tersebut switch bisa mencapai root switch dengan cost paling kecil.
Menentukan Designated Port untuk setiap segment LAN
Designated port untuk setiap segment dalam LAN adalah switch port yang mengirimkan paket Hello ke segment LAN dengan cost terkecil. Ketika switch non-root mengirimkan pesan Hello, maka switch non-root akan menyertakan nilai cost tersebut kedalam pesan. Hasilnya, switch dengan cost terkecil untuk mencapai root switch menjadi DP dalam segment tersebut.
Saat Terjadi Perubahan dalam network
Berikut adalah proses yang terjadi saat topology STP berjaln normal tanpa ada perubahan:
- Root switch membuat dan mengirimkan Hello BPDU dengan cost
0 keluar melalui semua port/interfacenya yang aktif.
- Switch non-root menerima Hello
dari root port miliknya. Setelah mengubah isi dari
- Langkah 1 dan 2 berulang terus sampai terjadi perubahan pada
topology STP.
- Interface yang tetap berada dalam status yang sama, maka tidak
perlu ada perubahan.
- Interface yang harus berubah dari forwarding menjadi blocking, maka
switch akan langsung merubahnya menjadi blocking.
- Interface yang harus berubah dari blocking menjadi forwarding, maka
switch pertama kali akan mengubahnya menjadi listening, kemudian menjadi learning.Setelah itu interface
akan diletakkan pada status forwarding.
- Listening: seperti halnya blocking, interface dalam keadaan listening tidak
mem-forward frame. (15 detik)
- Learning: interface dalam status ini masih belum mem-forward frame, tapi
switch sudah mulai melakukan pemeriksaan MAC address dari frame-frame yang
diterima pada interface ini. (15 detik)
EtherChannel
EtherChannel mengkombinasikan beberapa segment parallel yang memiliki kecepatan yang sama menjadi satu. Switch memperlakukan EtherChannel sebagai interface tunggal berkenaan dengan proses memforward frame seperti halnya juga STP. Hasilnya, jika salah satu link gagal, tapi salah satu link lain dalam EtherChannel masih beroperasi, maka STP tidak akan terjadi.
EtherChannel juga menyediakan bandwidth yang lebih banyak. Trunk-trunk pada EtherChannel berada pada status forwarding semua atau blocking semua, karena STP memperlakukan semua trunk pada EtherChannel sebagai 1 trunk. Saat EtherChannel berada pada status forwarding, maka switch akan melakukan load-balance (membagi rata) traffik pada semua trunk, sehingga bandwidth yang tersedia jadi lebih banyak.
PortFast
PortFast memungkinkan switch untuk menempatkan sebuah interface kedalam status forwarding secara langsung tanpa harus menunggu 50 detik. Tetapi, hanya port yang diketahui tidak akan dihubungkan dengan switch yang lain yang bisa dijalankan fitur PortFast.
LANGKAH-LANGKAH KERJA
1. Buatlah desain seperti di gambar ini.
2. Konfigurasi dasar parameter S1, S2, S3.
3. Matikan semua ports dengan menggunakan perintah shutdown dan gunakan perintah interface-range untuk mempermudah langkah ini.
4. Kemudian aktifkan kembali ports yang ingin dipakai pada S1 dan S2 dalam access mode.
5. Aktifkan port trunk pada S1, S2, dan S3..
6. Konfigurasi IP address dan Subnet Mask pada ketiga Switch.
7. Konfigurasi Spanning Tree. Pada setiap switch tampilkan tabel spanning tree dengan menggunakan perintah show spanning-tree.
8. Terakhir lakukan PING dari PC1, PC2, PC3 ke PC4 jika
