스패닝 트리 프로토콜(STP)

이제 스패닝 트리 프로토콜에 대해 알아가 보겠다.

전에 스패닝 트리 알고리즘과 STP를 하기전 알아야할

2가지를 알아보았다. 다음 글들을 참고하면 된다.

 

 https://netmaster618.tistory.com/14

스패닝 트리 알고리즘

https://netmaster618.tistory.com/15

브리지 ID와 Path Cost

 

 

 

 

 

 

 

하지만 시작하기 앞서 3가지의 기본적인

동작을 이해해야 한다.

 

 

1	네트워크당 하나의 루트 브리지(Root Bridge)를 갖는다.
2	루트 브리지가 아닌 나머지 모든 브리지(Non Root Bridge)는 무조건 하니씩의 루트 포트(Root Port)를 갖는다.
3	세그먼트당 하나씩의 데지그네이티드 포트(Designated Port)를 갖는다.

 

1. 네트워크당 하나의 루트 브리지(Root Bridge)를 갖는다.

이말은 루트 브리지, 즉 대장 브리지(스위치)가 있어야 한다는 것이다.

스패닝 트리 프로토콜을 수행할 때 기준이 되는 브리지를 말한다.

 

 

2. 루트 브리지가 아닌 나머지 모든 브리지(Non Root Bridge)는

무조건 하나씩의 루트 포트(Root Port)를 갖는다.

 

루트 브리지가 아닌 나머지 브리지들을 Non Root Bridge 라고 하는데

이 브리지당 하나씩의 루트 포트를 가져야한다. 루트 포트란

루트 브리지에 가장 빨리 갈 수 있는 포트를 말한다.

즉, 루트 브리지 쪽에 가장 가까운 포트라고 볼 수 있다.

 

 

3. 세그먼트당 하나씩의 데지그네이티드 포트(Designated Port)를 갖는다.

세그먼트는 브리지 또는 스위치 간에 서로 연결된 링크라고 보면 되고,

데지그네이티드 포트는 지정 포트라고 알면 될 것 같다.

즉, 브리지나 스위치가 서로 연결되어 있을 때 이 세그먼트에서 반드시

한 포트는 데지그네이티드 포트로 선출되어야 한다.

 

Cisco 네트워킹 교재를 참고한 그림

 

다음과 같다고 보면 될 것 같다.

데지그네이티드 포트가 결정되는 것은 차차 가면서 알아보겠다.

 

 

그리고 마지막으로 알아야 할 것은 STP에서

루트 포트나 데지그네이티드 포트가 아닌 나머지 모든 포트는

다 막아버린다. 루트 포트와 데지그네이티드 포트를 뽑는 목적은

어떤 포트를 살릴지 결정하기 위한 것이다.

 

 

 

스패닝 트리 프로토콜 (STP)

STP에서는 4단계를 걸쳐서 루트 브리지, 루트 포트,

데지그네이티드 포트를 결정 한다.

 

1	누가 더 작은 Root BID를 가졌는가?
2	루트 브리지까지의 Path Cost 값은 누가 더 작은가?
3	누구의 BID(Sender BID)가 더 낮은가?
4	누구의 포트 ID가 더 낮은가?

 

 

브리지나 스위치는 스패닝 트리 정보를 자기들끼리 주고받기 위해서 

BPDU(Bridge Protocol Data Unit)라는 특수한 프레임을 이용한다.

 

여기에는 루트 브리지의 BID인 Root BID, 루트 브리지까지 가는

경로값인 Root Path Cost, 보내는 브리지의 BID인 Sender BID,

그리고 어떤 포트에서 보냈는지를 알게 해주는 Port ID 정보 등이 실려 있다.

 

브리지나 스위치를 부팅하면 각각 포트로 BPDU를 매 2초마다 내보내면서

서로의 스패닝 트리 정보를 주고 받는다.

 

 

 

루트 브리지(Root Bridge) 선정

Cisco 네트워킹 교재를 참고한 그림

 

다음과 같이 BID있다고 할때 스위치들이 부팅되면 BPDU를 통해

서로의 BID 값을 비교하게 되고 아래의 그림과 같이

루트 브리지가 선정이 된다.

 

 

Cisco 네트워킹 교재를 참고한 그림

 

위에선 BID의 Bridge Priority가 디폴트 값인 32768이지만 

직접 루트 브리지를 선정하기 위해서는 32768보다 더 낮은 값을

입력해주면 된다.

 

스위치의 구성모드에서 "spanning-tree vlan 1 priority 100"과 같은

명령어를 주고 "show spanning-tree" 명령어로 확인하면 된다.

 

 

 

Non Root Bridge의 루트 포트(Root Port) 선정 

앞선 과정에서 루트 브리지는 스위치 A가 되었고

나머지 스위치 B와 스위치 C가 Non Root Bridge가 된다.

 

각 스위치들에 패스트 이더넷(100Mbps)로 연결되어 있다고 가정하고

루트 브리지 Path Cost를 계산하면 

스위치 B와 스위치 C의 E0 포트가 루트 포트가 될 것이다.

 

Cisco 네트워킹 교재를 참고한 그림

 

위와 같이 설정될 것이다.

 

 

 

데지그네이티드 포트(Designated Port) 선정

세그먼트당 하나씩의 데지그네이트도 포트를 갖는다고 했었다.

Root Path Cost가 더 작은 포트가 데지그네이티드 포트로 선출된다.

 

Cisco 네트워킹 교재를 참고한 그림

 

그림이 조금 복잡하긴 한데 이미 루트 포트로 선정된 것은 제외하고

Path Cost 값을 보면 스위치 A의 E0과 E1이 데지그네이티드 포트가 될 것이다.

그리고 세그먼트 - 3 에서는 Path Cost가 같지만 스위치 B의 Sender BID가 

더 낮기 때문에 스위치 B의 E1이 데지그네이티드 포트가 된다.

 

Cisco 네트워킹 교재를 참고한 그림

 

 

위의 그림과 같이 선정이 될 것이다.

 

 

 

앞서 말했듯이 루트포트나 데지그네이티드 포트가 아닌 나머지 포트들은

모두 막는다고 했다. 그렇다면 최종적으로 아래와 같이 된다.

 

Cisco 네트워킹 교재를 참고한 그림

 

 

만약 막히지 않은 다른 포트에 문제가 발생한다면 

막혀있는 포트를 자동으로 활성화하여 대체 경로로 이용할 것이다.

 

 

 

 

여기까지 STP를 단계별로 알아보았다. 다음 글은 

스패닝트리의 5가지의 상태변화에 관해서 알아보겠다.