Pertemuan 2: Spanning Tree Protocol (STP) 802.1D
1. Pendahuluan: Masalah Loop dalam Jaringan
Bayangkan kita membuat jaringan dengan redundansi (jalur cadangan) untuk menjaga agar jaringan tetap hidup jika satu kabel putus. Tapi ada dampaknya:
Apa yang terjadi TANPA STP?
- Broadcast Storm: Switch akan meneruskan broadcast frame secara terus-menerus ke semua port kecuali port penerima
- MAC Address Table Instability: Switch menjadi bingung karena melihat MAC address yang sama datang dari port yang berbeda
- Duplicate Frames: Satu frame data bisa sampai ke tujuan melalui dua jalur berbeda
Analogi Masalah Loop
Seperti orang yang berkata, "Katakan pada Budi bahwa saya cinta padanya," melalui dua kurir yang berbeda. Kurir pertama langsung menemui Budi. Kurir kedua berputar-putar dulu lewat beberapa orang sebelum akhirnya sampai ke Budi. Budi jadi bingung dapat pesan yang sama dua kali, dan jaringan orang-orang jadi ramai oleh pesan yang berputar.
Solusi: Spanning Tree Protocol (STP)
Kita perlu secara otomatis mematikan (block) port tertentu untuk mencegah loop, tapi tetap siap aktif jika jalur utama putus. Inilah tugas Spanning Tree Protocol (STP).
2. Apa itu Spanning Tree Protocol (STP)?
Definisi STP
Spanning Tree Protocol (STP) adalah protokol layer-2 yang berjalan pada switch untuk mencegah terjadinya loop dalam jaringan yang memiliki jalur redundant.
Tujuan Utama STP
- Menciptakan loop-free logical topology dari jaringan fisik yang mungkin memiliki loop
- Menonaktifkan port-port tertentu sehingga hanya ada satu jalur aktif antara dua segment jaringan
- Mengaktifkan kembali port yang dinonaktifkan jika jalur aktif putus
Cara Kerja STP
- Switch saling bertukar informasi melalui BPDU (Bridge Protocol Data Units)
- Memilih Root Bridge sebagai pusat jaringan
- Menentukan Root Port pada setiap non-root switch
- Menentukan Designated Port pada setiap segment
- Menonaktifkan port yang bukan Root Port dan bukan Designated Port
3. Konsep Dasar dan Komponen STP
A. Bridge Protocol Data Units (BPDU)
BPDU adalah seperti "surat suara" atau "pesan berkala" yang dikirim switch untuk berkomunikasi dengan switch lainnya.
| Jenis BPDU | Fungsi | Konten |
|---|---|---|
| Configuration BPDU | Digunakan untuk membentuk spanning tree | Bridge ID, Root Path Cost, Port ID |
| TCN BPDU | Topology Change Notification | Memberitahu perubahan topologi |
B. Bridge ID (BID)
Bridge ID adalah identitas unik setiap switch dalam jaringan STP.
Format Bridge ID:
Bridge ID = Bridge Priority (16 bit) + MAC Address (48 bit)
Contoh:
Bridge Priority: 32768 (default)
MAC Address: AA:AA:AA:AA:AA:AA
Bridge ID: 32768.AAAA.AAAA.AAAA
C. Path Cost
Nilai yang menunjukkan "biaya" untuk mencapai root bridge. Semakin rendah biaya, semakin baik.
| Bandwidth | Path Cost (STP) | Path Cost (RSTP) |
|---|---|---|
| 10 Gbps | 2 | 2000 |
| 1 Gbps | 4 | 20000 |
| 100 Mbps | 19 | 200000 |
| 10 Mbps | 100 | 2000000 |
4. Proses dan State dalam STP
STP memiliki 5 port state yang harus dipahami:
| Port State | Fungsi | BPDU Processing | Frame Forwarding |
|---|---|---|---|
| Blocking | Port tidak meneruskan frame | Hanya menerima BPDU | Tidak |
| Listening | Port mulai menentukan topologi | Mengirim & menerima BPDU | Tidak |
| Learning | Port mulai mempelajari MAC address | Mengirim & menerima BPDU | Tidak |
| Forwarding | Port aktif penuh | Mengirim & menerima BPDU | Ya |
| Disabled | Port dinonaktifkan manual/error | Tidak | Tidak |
Timeline Konvergensi STP
Urutan Normal: Blocking → Listening → Learning → Forwarding
Waktu Transisi: Kurang lebih 30-50 detik (menggunakan timer: Forward Delay 15 detik x 2)
5. Langkah-Langkah STP Membentuk Jaringan Bebas Loop
Langkah 1: Memilih Root Bridge
- Semua switch mengirim BPDU
- Switch dengan Bridge ID terendah menjadi Root Bridge
- Root Bridge adalah "pusat" atau "akar" dari spanning tree
Langkah 2: Memilih Root Port pada Setiap Non-Root Bridge
- Setiap switch bukan root harus memiliki satu Root Port
- Root Port adalah port dengan total path cost terendah menuju root bridge
Langkah 3: Memilih Designated Port pada Setiap Segment
- Pada setiap segment jaringan harus ada satu Designated Port
- Designated Port bertugas meneruskan traffic untuk segment tersebut
- Port yang bukan Root Port dan bukan Designated Port akan di-block
Aturan Pemilihan Port
- Pilih Root Bridge (BID terendah)
- Pilih Root Port (cost terendah ke root)
- Pilih Designated Port (cost terendah ke root, kemudian BID terendah)
- Block port yang tersisa
6. Contoh Studi Kasus Perhitungan
Scenario Topologi
Tiga switch: A, B, dan C terhubung segitiga dengan kabel 100 Mbps (Cost 19).
Spesifikasi Switch:
Switch A: Priority 32768, MAC AA:AA:AA
Switch B: Priority 32768, MAC BB:BB:BB
Switch C: Priority 32768, MAC CC:CC:CC
Semua kabel: 100 Mbps (Cost 19)
Proses Analisis STP
1. Pilih Root Bridge
- Priority sama semua (32768), bandingkan MAC address
- Switch A memiliki MAC terkecil (AA:AA:AA)
- Hasil: Switch A adalah Root Bridge
2. Tentukan Root Port
- Switch B: Port ke A cost=19, port ke C lalu ke A cost=19+19=38
- Root Port B adalah port langsung ke A
- Switch C: Port ke A cost=19, port ke B lalu ke A cost=19+19=38
- Root Port C adalah port langsung ke A
3. Tentukan Designated Port
- Segment A-B: Port di A adalah Designated Port (karena A adalah root)
- Segment A-C: Port di A adalah Designated Port
- Segment B-C: Bandingkan cost menuju root
- B dan C memiliki cost yang sama (19), bandingkan BID
- B memiliki MAC lebih kecil dari C, jadi port di B menjadi Designated Port
- Port di C akan di-block
Hasil Akhir
- Root Bridge: Switch A
- Root Port: Port B ke A, Port C ke A
- Designated Port: Semua port di A, Port B ke C
- Blocked Port: Port C ke B
- Loop dicegah dengan mem-block satu port antara B dan C
7. Konfigurasi dan Troubleshooting STP
Konfigurasi Dasar STP
Mengaktifkan/Menonaktifkan STP:
Switch(config)# spanning-tree mode pvst ! Mengaktifkan STP
Switch(config)# no spanning-tree vlan 1 ! Menonaktifkan STP untuk VLAN 1
Mengatur Bridge Priority:
Switch(config)# spanning-tree vlan 1 priority 4096 ! Priority harus kelipatan 4096
Switch(config)# spanning-tree vlan 1 root primary ! Otomatis set priority 24576
Command Verifikasi STP
Command Penting untuk Troubleshooting:
Switch# show spanning-tree ! Status STP overall
Switch# show spanning-tree vlan 1 ! Status STP per VLAN
Switch# show spanning-tree interface fa0/1 ! Status port spesifik
Switch# show spanning-tree root ! Informasi root bridge
Switch# debug spanning-tree events ! Debug events STP
Masalah Umum STP
| Masalah | Penyebab | Solusi |
|---|---|---|
| Konvergensi lambat | Timer default 30-50 detik | Gunakan RSTP atau atur timer |
| Root Bridge tidak optimal | Priority default pada switch lemah | Atur manual priority pada switch kuat |
| Port tidak forwarding | BPDU filter/gard, salah kabel | Cek konfigurasi dan kabel |
| Loop masih terjadi | STP tidak aktif di beberapa switch | Pastikan STP aktif di semua switch |
8. Kelebihan dan Kekurangan STP 802.1D
| Aspect | Kelebihan | Kekurangan |
|---|---|---|
| Konvergensi | Stabil dan predictable | Sangat lambat (30-50 detik) |
| Kompleksitas | Relatif sederhana | Timer management kompleks |
| Resource Usage | CPU dan memory rendah | Bandwidth untuk BPDU periodik |
| Kompatibilitas | Didukung hampir semua switch | Tidak optimal untuk jaringan modern |
Kekurangan Utama STP 802.1D
- Convergence Time Lambat: Butuh 30-50 detik untuk beradaptasi jika ada perubahan topologi
- Tidak Efisien untuk Jaringan Modern: Dirancang untuk jaringan dengan bandwidth terbatas
- Limited Scalability: Tidak cocok untuk jaringan enterprise besar
9. Kaitannya dengan Dunia Kerja Lulusan D3
Skill yang Dibutuhkan di Industri
- Troubleshooting: Identifikasi masalah jaringan karena STP blocking atau convergence
- Perencanaan Jaringan: Menghindari penempatan switch yang menyebabkan loop
- Optimasi Jaringan: Menempatkan root bridge pada lokasi yang optimal
- Keamanan Jaringan: Mencegah serangan STP spoofing
Scenario Nyata di Perusahaan
Contoh Kasus: Jaringan Kampus
Problem: Jaringan tiba-tiba lambat setelah penambahan switch baru
Analisis: STP convergence menyebabkan port blocking
Solusi: Konfigurasi manual root bridge dan priority
Tips untuk Interview Kerja
- Pahami perbedaan antara STP, RSTP, dan MSTP
- Jelaskan proses root bridge election dengan contoh
- Demonstrasikan kemampuan troubleshooting STP issues
- Pahami kapan menggunakan STP vs protokol yang lebih modern
10. Latihan dan Evaluasi
Latihan Analisis Topologi
Gambarlah topologi sederhana dengan 4 switch yang membentuk loop. Tentukan:
- Switch mana yang menjadi Root Bridge?
- Tentukan Root Port pada setiap non-root switch
- Tentukan Designated Port pada setiap segment
- Port mana yang akan di-block oleh STP?
Data Switch untuk Latihan:
Switch 1: Priority 28672, MAC 11:11:11:11:11:11
Switch 2: Priority 32768, MAC 22:22:22:22:22:22
Switch 3: Priority 32768, MAC 33:33:33:33:33:33
Switch 4: Priority 24576, MAC 44:44:44:44:44:44
Semua link: 1 Gbps (Cost 4)
Kuis Pemahaman Konsep
Pertanyaan Diskusi:
- Mengapa STP diperlukan dalam jaringan dengan redundant links?
- Apa yang terjadi jika root bridge tiba-tiba mati?
- Bagaimana cara mengoptimalkan penempatan root bridge?
- Apa perbedaan antara root port dan designated port?