STP(Spanning Tree Protocol)

STP(Spanning-Tree Protocol)

- STP(Spanning-Tree Protocol)은 지금은 Compaq에 인수되어 Compaq으로 불리는 DEC(Digital Equipment Coporation)사에 의하여 처음 개발됨

- IEEE 에서도 802.1d라 불리는 자체 버전의 STP를 개발함

- 모든 Cisco 스위치는 DEC 버전과는 호환되지 않는 IEEE 802.1d 버전의 STP를 채용

- STP의 주된 작업 : 레이어 2 네트워크(브릿지 혹은 스위치)에서 네트워크 루프가 발생하지 않도록 하는 것

- STP는 네트워크를 계속 감시하여 모든 링크를 찾아내어 루프가 발생하지 않도록 이중화 링크들을 차단(shutdown) 함

 

Spanning-Tree Terms

- BPDU : 모든 스위치는 네트워크의 configuration뿐만 아니라 root switch의 선택에서 사용되는 정보를 교환

- Bridge ID : 네트워크에서 어떻게 STP가 모든 스위치의 트랙을 유지하는지에 대한 ID. Bridge priority와 MAC 주소의 조합으로 결정됨. 가장 낮은 bridge ID를 가진 birdge가 root bridge가 됨

- Root bridge : best bridge ID를 가진 bridge. STP에서 네트워크 상의 모든 스위치는 root bridge를 선정해야 함. Blocked mode, forwarding mode 등 port의 mode를 결정. Root bridge가 결정되면 다른 bridge들은 root bridge로 single path를 만들어야 함. Root bridge로의 최고의 경로를 가진 port를 root port라 함

- Nonroot bridge : Root bridge가 아닌 모든 bridge. Nonroot bridge들은 모든 bridge 간 BPDU를 교환하고 STP 토폴로지 데이터베이스를 업데이트 함. 또한, link failure에 대한 defense를 제공

- Root port : Root bridge에 직접 연결되는 링크. 즉, root bridge로의 가장 낮은 경로 비용을 가지는 port

- Designated port : root port를 통해 root bridge로 가는 최저 비용을 가지는 것으로 결정되는 port. forwarding port라고도 함

- Nondesignated port : Root port와 designated port가 결정된 후 결정됨. blocking mode에 지정됨

- Forwarding port : 프레임을 전송하는 port. Root port 또는 designated port가 될 수 있음

- Blocked port : Loop를 방지하기 위해 프레임을 전송하지 않는 port. Blocked port는 항상 BPDU 프레임을 수신하지만 다른 프레임은 drop 시킴

 

Spanning - Tree Operation

1. Root Bridge 선정

2. Root Port 선정

3. Designated Port 선정

- 스위치는 루프를 막기 위해서 전원을 넣으면 BPDU 패킷(Bridge Protocol Data Unit Packet)을 인접한 스위치에 보냄

- bridge ID는 네트워크에서 root bridge와 root port를 결정하는데 사용

- bridge ID는 8바이트로써 장비의 우선순위와 MAC 어드레스 정보가 포함되어 있음

- Root bridge를 결정하기 전에 BPDU가 bridge/switch 상 active port에게 매2초씩 전송됨. 가장 낮은 bridge ID를 가진 bridge가 root bridge로 결정됨

 · root bridge 선택 기준 : 1. Bridge Priority가 낮은 스위치

                                   2. Bridge Priority가 동일하면 MAC address가 낮은 스위치

 

Spanning - Tree Port States

- STP를 운용하는 브릿지와 스위치의 포트는 다섯 가지 상태로 변환될 수 있음

 * Disable 모드  : 포트가 shutdown 상태이거나 고장난 상태

 * blocking 모드 : 프레임을 Forward하지 않고 BPDU를 수신(Listen)함. 스위치에 전원이 들어올 때 모든 포트는 blocking 상태로 기본 설정됨

 * listening 모드 : blocking 처럼 BPDU 수신만 가능함. BPDU를 수신(Listen)하여 프레임을 전달하기 전에 네트워크에 루프 발생 여부를 확인함

 * learning 모드 : Listening 상태에서 15초를 유지하면 learning 상태가 됨. MAC address를 학습하여 필터 테이블을 구성하나 프레임은 Forward하지 않음

 * forwarding 모드 : Learning 상태에서 15초를 유지하면 forwarding 상태로 변환됨. 이 단계가 되어야 데이터 전송이 가능함

 

- 일반적으로 스위치 포트는 blocking 또는 forwarding 상태에 있음. Forwarding 포트는 root 브릿지로 가는 최소 코스트를 갖는 포트로 결정됨. 그러나, 연결에 장애가 발생하거나 네트워크에 새로운 스위치를 추가하여 네트워크 토폴로지가 변경된 경우에는 스위치 포트들은 listening과 learning 상태가 됨

- Blocking 포트는 네트워크의 루프를 방지하는데 사용. 스위치가 root 브릿지로 가는 최적의 경로를 결정하면 다른 모든 포트는 blocking 상태가 됨. Block된 포트는 BPDU를 계속 수신

- 스위치가 block 포트가 designated 포트로 변환되어야 할 것을 결정할 경우 해당 포트는 listening 상태가 됨. 해당 포트는 모든 BPDU를 점검하여 포트가 forwarding 상태로 전환할 때 루프가 발생하지 않도록 함

 

*출처 : CCNA from 2011.

 

광고 수익은 기부 활동에 사용됩니다

정보를 얻으신 분들은 광고 클릭 부탁드려요 :)