STP(Spanning-Tree Protocol) 스패닝 트리란?

STP(Spanning-Tree Protocol)

• 네트워크 구성시 이중화 설계를 할때 Loop 방지를 위해 만들어진 알고리즘
• 신장 트리, 스패닝 트리, 생성 나무 로 불림
• CST(Common Spanning Tree), PVST(Per Vlan Spanning Tree), PVST+, RSTP, PVRSTP, MSTP(Multiple) 프로토콜이 있다.

* Loop : 패킷이 목적지에 도착하고 없어지는 것이 아닌 여러 스위치를 순환하며 계속 남아있는 현상

* N은 노드, 꼭짓점의 수

* CST : 물리적인 네트워크 연결을 기반으로 하나의 Port 를 Block 시켜 루프를 방지

* PVST, : CISCO 전용 프로토콜, CST 호환 불가, STP의 확장판으로 VLAN 별로 Port block 처리, VLAN이 많을 수록 부하가 생길 수 있음

* PVST+ : PVST의 개선판, CISCO 전용, CST와 호환, 802.1Q 프로토콜 지원

* RSTP : STP의 개선판으로 빠른 속도가 특징

* PVRSTP : CISCO에서 만든 RSTP의 개선판

* MSTP : 여러개의 VLAN을 그룹으로 묶어 STP를 동작시킴, PVST에 비해 트래픽 부하가 적음

 

STP를 사용하는 이유?

• 통상적으로 장비간 1개의 선로만 연결해 통신을 하는것이 일반적이지만, 포트 혹은 선로에 문제가 발생했을시 서비스가 중단되기 때문에 이를 방지하기 위해 2개를 연결 할 수 있다.
• 2개를 연결하게 되면, Loop현상이 생겨 Broadcast Strom이 발생한다. 네트워크 장비의 CPU와 대역폭이 과부화 상태
• MAC Address Table 이 계속 변하는 현상(MAC Flapping) 이 발생하며 다른포트에서도 동일한 MAC Address가 나올 수 있다.

STP의 작동 방식

• 모든 노드가 연결되어있어야 함
• 링크의 개수가 꼭짓점(장비 개수)보다 1개 적어야함 (ex: 4대일 경우 3개)
• 비순환 구조
• BPDU를 계산하여 Port의 우선순위를 산정

BPDU(Bridge Protocol Data Unit)란?

• STP를 지원하는 스위치들 사이에서 교환되는 상태 정보를 담은 메시지
• 루트 브리지에 의해 생성
• 각 스위치에서 매 2초마다 작동하는 포트에 멀티캐스트 교환
• BPDU에는 스위치 ID, 포트ID 등의 정보가 들어있어, 어떤 장비가 Root Bridge인지 비교해 결정 할 수 있다.
• Loop 상태 및 위치 판단, Loop 방지를 위해 Blocking Port 판단
• 주기적으로 네트워크에 대한 상태 변화 확인, 스패닝트리 상태 확인

BID(Bridge-ID)란?

• Switch가 통신 할 때 서로를 확인하기 위해 하나씩 가지고 있는 ID(STP 구간에서 각 스위치에 부여되는 고유 값)
• BID 값 = Bridge Priority 값 (브릿지) + MAC address 값 / 값이 낮을 수록 우선순위 높음, 순위가 제일  높은 브릿지가 Root Bridge
• 브릿지 우선순위 값 = 32768 / 단위 : 4096(최소) / 우선순위 값 = 32768(브릿지) + VLAN 값

Root Bridge(Root Port) 의 선정 기준

• BPDU에서 Blocking Port를 판단하기 위한 기준 스위치를 선정
• BID 값이 가장 낮은 스위치가 선정.
• Bridge Priortiy 값이 같을경우 값이 낮은 MAC Address가 선정
• Root Bridge로 선정된 스위치는 Block이 되지않음

Non Designated Port(Block Port) 선출 방식

• 경로값(path cost)를 기준으로 선출
• 경로 값이 높을수록 Block port 대상
• 속도(Bandwidrh)와 거리(Root Bridge에서의 거리)를 기준으로 산출

 

Designated Port(Forwarding Port) 선출 방식

• Root Bridge 와 가까운 포트
• 연결된 포트중 반드시 하나의 포트가 지정 포트(Desingated Port)로 정해짐
• 보통의 데이터 및 BPDU를 모두 송,수신 함

STP(Spanning-Tree Protocol) 실습 .feat HSRP(VRRP) - Packet Tracer

STP(Spanning-Tree Protocol) 실습 .feat HSRP(VRRP) - Packet Tracer

 

 

 

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