Implement Spanning Tree Protocols (스패닝 트리 프로토콜)

5. Implement Spanning Tree Protocols (스패닝 트리 프로토콜)

STP(Spanning Tree Protocol) => 802.1D에서 정의된 STP는 스위치나 브리지에서 루핑을 막아주기 위한 프로토콜 스위치나 브리지 구성경로에서 경로가 두 개 이상시 한 개의 경로를 빼고 끊어버린다.

 

STP를 사용하지 않을 때의 문제점

-MAC주소 불안정성

-브로드캐스트 스톰

-중복된 유니캐스트 프레임

STP 동작

-네트워크당 하나의 루트브리지를 가짐

-루트브리지가 아닌 다른 브리지는 하나의 루트포트를 가짐

-세그먼트당 하나의 DP(저장포트)FMF RKWLA

-루트포트나 지정포트가 아닌 포트는 막음

 

Root Bridge : 브로드캐스트 도메인 내 제일 낮은 우선순위를 가지는 스위치

Root Bridge 설정 : 1.낮은 cost 2.낮은 sender Bridge-ID 3.낮은 sender Port number

Bridge ID (= Bridge Priority MAC address / 8byte) : 우선순위값, 확장시스템ID, 스위치MAC주소로 구성된 BPDU안의 하나의필드

경로비용 : 각각의 스위치에서 루트 브리지로 향하는 경로의 개별 출력포트에 비용을 더한 값

10Gb/s = 2, 1Gb/s = 4, 100Mb/s = 19, 10Mb/s : 100 (개정된 IEEE 스펙 비용 (STP COST))

STP는 스위치에서 BPDU라는 프레임 전달하여 계산

 

BPDU 프로세스(처리과정) => 루트 브리지 선정을 위해 스위치는 BPDU교환

1.스위치 부팅 2.자신이 루트브리지라고 가정하고 BPDU프레임을 Default(2초)간격으로 전송

3.스위치들은 각 BPDU수신 (BPDU의 BID값이 낮으면 버리고, 더 좋은 값이면 그 값으로 업데이트)

4.Bridge ID 비교 후 경로비용과 로컬 Root ID 업데이트

설정 : #spanning-tree vlan ID root promary => spanning-tree vlan ID priority 4096

 

Root Port : 루트 스위치가 아닌 스위치에 하나의 루트포트지정, 루트 브리지를 향해가는 최저의 경로비용을 가지는 포트

지정포트 : 동일한 세그먼트 / 충돌 도메인에 연결되어있는 각 스위치의 모든 포트중 최상의 BPDU를 광고하는 포트

비지정포트 : 차단된 상태의 포트

 

STP 프로토콜에서의 포트상태와 BPDU 타이머의 역할

=> Hello time : 포트로 전송되는 각 BPDU프레임의 시간 간격

Forwarding Delay : 차단 -> 전달 까지의 시간을 지연시키는 것

Maxage : 헬로청취 충단 후부터 STP토폴로지 변경 전 까지 스위치가 대기하는 시간

포트상태

Disable : 일부로 shutdown 시킨 상태 (데이터전송X, MAC주소학습X, BPDU교환X)

상태 구분 4단계

1.Blocking : 처음 스위치를 키거나 Disable를 풀었을　때 (데이터X, MAC주소학습X, BPDU교환O)

2.Listening : 루트포트나 지정포트로 선정되면 들어가는 상태(데이터X, MAC주소학습X, BPDU교환O)

3.Learning : Listening에서 15초 유지시 넘어감(데이터X, MAC주소학습O, BPDU교환O)

4.Forwarding : Learning에서 15초 유지(데이터O, MAC주소학습O, BPDU교환O)

 

PVST : 시스코에서 만든 시스코 전용 프로토콜 PVST (STP에서 per-vlan(각 vlan마다 다른 spanning-tree 인스턴스구성)기능추가)

PVST+ : VLAN마다 다른 STP인스턴스를 가지며 ISL트렁킹과 802.1Q 트렁킹 제공, BPDU가드와 루트가드 추가

BPDU 가드 : 포트 또는 인터페이스가 BPDU수신 시 설정된 포트 비활성화

 

RSTP :　기본적으로 STP와 같으며 “이웃과 제안/동의”기능 추가, 수령시간이 빠르며 STP의 타이머 사용X

RSTP 포트

지정포트(designted port) : 특정 세그먼트에서 루트 스위치로 프레임이 전송되는 포트(STP와 동일)

루트포트(root port) : 특정 스위치에서 루트 스위치 방향으로 데이터 프레임이 전달되는 유일한 포트(STP와 동일)

백업포트(backup port) : 지정포트가 다운되면 그 역할을 이어받는 포트 (데이터X, 차단상태) =>STP NON-switch device

대체포트(alternate port) : 루트포트가 다운되면 그 역할을 이어받는 포트(데이터X, 차단상태) => STP NON-pp

 

RSTP링크 종류

포트의 Duplex에 대한 구분

점대점(point-to-point) : Full Duplex로 동작

공유(Shared) : Half Duplex로 동작

 

장비에 따른 분류

링크 : 상대장비도 RSTP로 동작하는 스위치의 연결포트

에지(Edge) : PC, 서버등과 같이 Spanning-tree가 동작하지 않는 종단 장치와 연결된 포트

피어(Peer) : STP와 같이 RSTP가 아닌 프로토콜로 동작하는 스위치와 연결된 포트

 

RSTP 포트 상태

폐기, 포기(Discarding) : BPDU만 청취(=STP차단) (데이터X, MAC주소 학습X, BPDU처리O)

러닝, 학습(Learning) : MAC주소 채우기 시작(=STP와 동일) (데이터X, MAC주소 학습X, BPDU처리O)

포워딩, 전달(Forwarding) : 데이터프레임 스위칭 하기 시작(=>STP와 동일) (데이터O, MAC주소 학습O, BPDU처리O)

 

STP와 RSTP비교

Blocking <-> Discarding / Listening <-> Discarding / Learning <-> Learning / Forwarding <-> Forwarding