Pertemuan 3: RSTP (802.1w) & MSTP (802.1s)
1. Pendahuluan: Kekurangan STP 802.1D dan Kebutuhan Pengembangan
Seperti yang sudah kita pelajari di pertemuan 2, STP 802.1D memiliki masalah utama: convergence time yang lambat (30-50 detik). Dalam jaringan modern, downtime beberapa detik saja sudah bisa mengganggu aplikasi penting seperti VoIP, video conference, atau transaksi online.
Analogi Konvergensi
STP 802.1D seperti lampu lalu lintas yang butuh 2 menit untuk berpindah dari merah ke hijau. RSTP seperti lampu lalu lintas cerdas yang bisa langsung hijau ketika tidak ada mobil di jalur lain.
Masalah STP 802.1D dalam Jaringan Modern
- Voice over IP (VoIP): Drop call jika convergence > 1-2 detik
- Video Conference: Frozen video dan audio break
- Financial Transactions: Timeout pada transaksi real-time
- Cloud Applications: Session termination dan data loss
Solusi: Protokol Spanning Tree yang Lebih Cepat
IEEE mengembangkan dua protokol penerus:
- Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) - 802.1w: Penyempurnaan STP untuk konvergensi lebih cepat
- Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) - 802.1s: Memungkinkan beberapa instance spanning tree untuk mengoptimalkan jaringan dengan banyak VLAN
2. Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) 802.1w
A. Perbedaan Fundamental dengan STP 802.1D
- Konvergensi Sangat Cepat: Bisa mencapai 1-2 detik (bandingkan dengan 30-50 detik pada STP)
- Port Roles dan States yang Disempurnakan
- Mekanisme BPDU yang Lebih Efisien
- Backward Compatible dengan STP 802.1D
Keunggulan RSTP
- Konvergensi dari 50 detik → 1-2 detik
- Mendukung backward compatibility dengan STP
- Menggunakan mekanisme proposal-agreement
- Port roles yang lebih cerdas (Alternate/Backup)
B. Tiga Port Roles Baru yang Krusial
| Port Role | Fungsi | Status dalam Forwarding |
|---|---|---|
| Root Port | Sama seperti STP (port menuju root bridge) | Forwarding |
| Designated Port | Sama seperti STP (port yang meneruskan traffic pada segment) | Forwarding |
| Alternate Port | Port backup untuk root port (Inovasi kunci!) | Discarding |
| Backup Port | Port backup untuk designated port pada segment yang sama | Discarding |
Analogi Port Roles
- STP 802.1D hanya punya satu "driver" dan harus mencari pengganti jika driver sakit
- RSTP sudah punya "driver cadangan" (Alternate Port) yang siap mengambil alih segera
C. Port States yang Disederhanakan
| RSTP State | STP Equivalent | Fungsi |
|---|---|---|
| Discarding | Blocking + Listening + Disabled | Port tidak meneruskan frame |
| Learning | Learning | Mempelajari MAC address |
| Forwarding | Forwarding | Meneruskan frame data |
3. Mekanisme Konvergensi Cepat RSTP
A. Proposal-Agreement Process
1
Switch yang mendeteksi perubahan topology langsung mengirim BPDU proposal ke tetangganya
2
Switch penerima mensinkronisasi semua port non-edge ke blocking state
3
Switch penerima mengirim agreement BPDU sebagai konfirmasi
4
Port langsung masuk ke forwarding state tanpa menunggu timer
B. Edge Port Concept
- Port yang terhubung ke end-device (bukan switch lain)
- Langsung masuk forwarding state saat diaktifkan
- Mirip dengan PortFast pada Cisco
- Mencegah topology change ketika end-device connect/disconnect
Konfigurasi Edge Port di Cisco:
interface GigabitEthernet1/0/1
spanning-tree portfast ! Mengaktifkan PortFast
! Atau untuk semua access ports:
spanning-tree portfast default
C. BPDU Handling yang Lebih Efisien
- BPDU dikirim lebih sering (setiap 2 detik)
- BPDU berfungsi sebagai keepalive mechanism
- Jika 3 BPDU berturut-turut hilang, switch langsung menganggap ada kegagalan
- Hold timer: 6 detik (3 x hello time)
Perbandingan Timer
| Parameter | STP 802.1D | RSTP 802.1w |
|---|---|---|
| Hello Time | 2 detik | 2 detik |
| Max Age | 20 detik | 6 detik (3 x hello) |
| Forward Delay | 15 detik | Tidak digunakan |
4. Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) 802.1s
A. Konsep MSTP: Satu Fisik, Banyak Logikal
Masalah dengan PVST+ (Cisco)
Setiap VLAN punya spanning tree sendiri. Boros resource jika ada ratusan VLAN!
- 100 VLAN = 100 instance spanning tree
- High CPU utilization
- Banyak BPDU yang dikirim
- Complex management
Solusi MSTP
Mengelompokkan VLAN-VLAN ke dalam instance spanning tree.
- PVST+ seperti punya 100 kunci untuk 100 pintu berbeda
- MSTP seperti punya 5 kunci master untuk mengelompokkan 100 pintu menjadi 5 grup
B. Komponen MSTP
| Komponen | Fungsi | Keterangan |
|---|---|---|
| MST Region | Sekelompok switch dengan konfigurasi MSTP sama | Harus sama: Name, Revision, VLAN-to-Instance mapping |
| MST Instance (MSTI) | Satu spanning tree logic untuk sekelompok VLAN | Instance 0 adalah IST (Internal Spanning Tree) |
| Internal Spanning Tree (IST) | Instance default yang menghubungkan seluruh region | Membawa information untuk semua instances |
| CIST | Common and Internal Spanning Tree | Single spanning tree untuk seluruh network |
C. Cara Kerja MSTP
- VLAN-VLAN yang memiliki kebutuhan path yang sama dikelompokkan dalam satu instance
- Setiap instance menghitung spanning tree-nya sendiri
- Load balancing bisa dilakukan dengan menempatkan VLAN berbeda pada instance berbeda
- Hanya satu BPDU yang dikirim untuk semua instance dalam region
Contoh Konfigurasi MSTP:
! Mengaktifkan MSTP
Switch(config)# spanning-tree mode mst
! Masuk ke MST configuration mode
Switch(config)# spanning-tree mst configuration
! Set MST region name dan revision
Switch(config-mst)# name REGION_PNP
Switch(config-mst)# revision 1
! Mapping VLAN ke instances
Switch(config-mst)# instance 1 vlan 10, 20, 30
Switch(config-mst)# instance 2 vlan 40, 50, 60
! Keluar dan apply configuration
Switch(config-mst)# exit
Switch(config)# spanning-tree mst 1 priority 8192
5. Contoh Praktis Load Balancing dengan MSTP
Scenario Perusahaan dengan 2 Link Redundant
Perusahaan memiliki 2 gedung dengan 2 link fiber penghubung dan 4 VLAN:
| VLAN | Fungsi | Bandwidth Requirement |
|---|---|---|
| VLAN 10 | Administrasi | Medium |
| VLAN 20 | Production | High |
| VLAN 30 | Guest | Low |
| VLAN 40 | Server | Very High |
Analisis dengan MSTP:
1
Instance 1: VLAN 20,40 (butuh bandwidth besar) → menggunakan link utama
2
Instance 2: VLAN 10,30 (bandwidth sedang) → menggunakan link backup
3
Keuntungan: Kedua link aktif dan digunakan, load balancing tercapai!
Jika menggunakan STP biasa:
Satu link akan di-block, bandwidth terbuang! Dengan MSTP, kedua link digunakan secara optimal.
6. Perbandingan Mendalam: STP vs RSTP vs MSTP
| Aspek | STP 802.1D | RSTP 802.1w | MSTP 802.1s |
|---|---|---|---|
| Konvergensi | 30-50 detik | 1-2 detik | 1-2 detik |
| Port Roles | Root, Designated, Blocking | Root, Designated, Alternate, Backup | Sama seperti RSTP + multiple instances |
| Port States | 5 states | 3 states | 3 states |
| VLAN Support | Satu tree untuk semua VLAN | Satu tree untuk semua VLAN | Multiple trees untuk kelompok VLAN |
| BPDU Handling | Configuration & TCN BPDU | RST BPDU dengan flag bits | MST BPDU dengan region info |
| Kompleksitas | Rendah | Sedang | Tinggi |
| Resource Usage | CPU/Memory rendah | CPU/Memory sedang | CPU/Memory tinggi |
| Aplikasi Ideal | Jaringan kecil sederhana | Jaringan enterprise modern | Data center, jaringan dengan banyak VLAN |
Rekomendasi Pemilihan Protocol
- STP 802.1D: Hanya untuk lab/testing, tidak recommended untuk production
- RSTP 802.1w: Default untuk jaringan enterprise modern
- MSTP 802.1s: Untuk jaringan dengan > 10 VLAN dan redundant links
7. Konfigurasi dan Best Practices
A. Konfigurasi RSTP
Mengaktifkan RSTP di Cisco Switch:
! Mengaktifkan Rapid-PVST (Cisco implementation)
Switch(config)# spanning-tree mode rapid-pvst
! Konfigurasi root bridge
Switch(config)# spanning-tree vlan 1 root primary
! Konfigurasi hello time (opsional)
Switch(config)# spanning-tree hello-time 1
! Konfigurasi PortFast untuk edge ports
Switch(config)# interface range gigabitethernet 1/0/1-24
Switch(config-if-range)# spanning-tree portfast
! Verifikasi konfigurasi
Switch# show spanning-tree summary
Switch# show spanning-tree interface gigabitethernet 1/0/1 detail
B. Best Practices untuk Implementasi
1
Manual Root Bridge Placement: Tentukan switch terkuat sebagai root bridge
2
Enable PortFast: Untuk semua port yang terhubung ke end-devices
3
BPDU Guard: Protect edge ports dari BPDU attacks
4
Root Guard: Protect root bridge position
5
Loop Guard: Prevent loops dalam unidirectional links
Konfigurasi Security Features:
! BPDU Guard pada edge ports
Switch(config)# interface range gigabitethernet 1/0/1-24
Switch(config-if-range)# spanning-tree bpduguard enable
! Root Guard pada ports yang tidak boleh menjadi root
Switch(config)# interface gigabitethernet 1/0/48
Switch(config-if)# spanning-tree guard root
! Loop Guard (opsional)
Switch(config)# spanning-tree loopguard default
8. Troubleshooting Common Issues
Masalah Umum dan Solusinya
| Masalah | Gejala | Solusi |
|---|---|---|
| Port tidak forwarding | Koneksi terputus, port stuck di discarding | Cek BPDU guard, loop guard, atau inconsistent MST configuration |
| MST Region mismatch | Switch tidak membentuk neighborship MST | Verifikasi name, revision, dan VLAN mapping sama di semua switch |
| Slow convergence | Masih butuh > 2 detik untuk failover | Pastikan RSTP aktif di semua switch, cek link failures |
| Unwanted root bridge | Switch lemah menjadi root bridge | Konfigurasi manual root bridge dengan priority terendah |
| BPDU attacks | Network instability, root bridge changes | Aktifkan BPDU guard pada edge ports |
Command Troubleshooting yang Penting
Command Verifikasi dan Troubleshooting:
! Verifikasi status spanning tree
Switch# show spanning-tree
Switch# show spanning-tree mst configuration
Switch# show spanning-tree mst 1
! Debug spanning tree events
Switch# debug spanning-tree events
Switch# debug spanning-tree mstp events
! Clear spanning tree counters
Switch# clear spanning-tree detected-protocols
Switch# clear spanning-tree counters
! Verifikasi port status
Switch# show spanning-tree interface gigabitethernet 1/0/1 detail
Switch# show spanning-tree inconsistentports
9. Kaitannya dengan Dunia Kerja Lulusan D3
Skill yang Dibutuhkan di Industri
1
Protocol Selection: Memilih protocol yang tepat berdasarkan kebutuhan jaringan
2
Basic Configuration: Konfigurasi dasar RSTP/MSTP pada switch enterprise
3
Troubleshooting: Menyelesaikan masalah spanning tree yang sering terjadi
4
Network Optimization: Optimasi jaringan dengan load balancing menggunakan MSTP
5
Security Implementation: Mengimplementasikan BPDU guard, root guard, dll.
Scenario Nyata di Perusahaan
Contoh Kasus: Migrasi dari STP ke RSTP
Problem: Perusahaan mengalami frequent network downtime selama convergence STP
Analisis: STP 802.1D dengan convergence 45 detik terlalu lambat untuk aplikasi VoIP
Solusi: Migrasi ke RSTP dengan convergence 2 detik, implementasi PortFast dan BPDU Guard
Tips Interview untuk Lulusan D3
Pertanyaan Interview yang Sering Ditanyakan:
- "Apa perbedaan utama antara STP, RSTP, dan MSTP?"
- "Bagaimana cara melakukan load balancing dengan MSTP?"
- "Apa fungsi BPDU Guard dan kapan menggunakannya?"
- "Bagaimana troubleshooting jika port tidak masuk forwarding state?"
10. Tugas Analisis Komparatif (Tugas Individu)
Instruksi Tugas
Buatlah tabel perbandingan detail antara STP, RSTP, dan MSTP dengan kriteria berikut:
Kriteria Penilaian:
- Convergence time mechanism
- VLAN handling capability
- Resource utilization (CPU/Memory)
- Implementation complexity
- Ideal use case scenario
- Security features
- Scalability limitations
Template Tabel Perbandingan:
| Kriteria | STP 802.1D | RSTP 802.1w | MSTP 802.1s |
|-------------------|---------------------|---------------------|---------------------|
| Convergence | 30-50 detik | 1-2 detik | 1-2 detik |
| Mechanism | Timer-based | Proposal-Agreement | Sama seperti RSTP |
| VLAN Support | Single tree | Single tree | Multiple instances |
| Resource Usage | Low | Medium | High |
| Complexity | Simple | Moderate | Complex |
| Use Case | Small networks | Enterprise | Data Center |
Studi Kasus untuk Analisis
Sebuah perusahaan memiliki jaringan dengan karakteristik berikut:
- 500 pengguna tersebar di 3 gedung
- 20 VLAN untuk berbagai departemen
- 2 link fiber redundant antar gedung
- Aplikasi VoIP dan video conference
- Budget terbatas untuk upgrade hardware
Pertanyaan: Protocol spanning tree mana yang paling sesuai? Jelaskan alasan Anda!