2. STP 개념

STP는 Spanning Tree Protocol의 약자로 IEEE 802.1D로 규정이 되어 있습니다.

 

STP는 여러 모드가 있지만, 이번 글에서는 기본 STP만 작성하도록 하겠습니다.

 

STP는 우리가 사용하는 네트워크 망에서 루프 구조가 형성이되면 루핑으로 인한 네트워크가 바보 ? 되기 때문에 루프 구조를 탈피하고자 사용되는 Protocol 입니다.

 

어떤 동작을 거쳐서 탈피하는지 한번 살펴보도록 하시죠

 

 

간단한 예시 구성도)

 

1. 왜 Loop 현상이 일어날까 ?

- Switch 동작 중 하나인 플러딩 방식때문인데요 즉, 들어온 port를 제외한 나머지 port로 brodcast traffic 패킷을 내보내기 때문이죠 

- 현 구성에서 PC-A가 ARP 학습을 위해 패킷을 SW1로 내보내면 SW1은 Fa0/1과FA0/2로 플루딩하면서 SW2,SW3도 동일하게 플러딩하게 됩니다. 그럼 SW1,SW2,SW3은 브로드캐스트 패킷과 멀티캐스트 패킷을 계속 뺑뺑 돌리게되면서 LOOP 발생.!

 

2. STP 개념 및 동작 원리

 

1. Bridge ID를 비교해 하나의 Root Bridge를 선정(Bridge=Switch)

2. Root Bridge를 제외한 Bridge 입장에선 Root Bridge로 갈 수 있는 최단 거리를 Root Port로 선정

 - SW1이 Root Bridge 라면, SW2는 Fa0/1이 RootPort, SW3은 Fa0/2가 RootPort

3. Root Port가 아닌 포트 중, Bridge와 Root Bridge 간의 최단 경로 상 존재하는 포트가 Designated Port로 선정

 - SW1의 Fa0/1,Fa0/2 

4. RP(RootPort)와 DP(DesignatedPort)는 Fordwarding 상태로 나머지 Port는 Block(Alternated) 포트로 선정.

 

* Bridge ID = Priority(4-bit), SystemID extension(12-bit), MAC주소(48-bit)로 구성된 64-bit 정수값, 값이 작은 것이 높은 우선순위를 갖게됨, Default 값은 32768

 

5. Bridge의 Port 상태

 

- Disabled 상태 : 관리자의 설정에 의해 사용이 중지되었거나 물리적으로 Link Down인 상태

- Blocking 상태 : Bridge Port 간의 프레임 전달 기능을 하지 않도록 비활성화된 상태

- Forwarding 상태 : 프레임 전달 기능 및 source MAC 주소를 학습하는 상태

- Listening 상태 : Blocking 상태에서 Forwarding 상태로 전이해가는 중간단계. 프레임 전달과 MAC 학습은 이루어지지 않으며, 단지 빠른 Forwarding 상태를 전환될 경우 Loop 형성이 될 수 있기에 방지하기 위한 단계

- Learning 상태 : 프레임 전달 기능은 하지 않고, MAC 주소만 학습하는 상태, 모르는 목적지에 대한 플루딩을 피하기 위해, 프레임 전달 기능이 이루어지기 전에 미리 MAC 주소를 학습하기 위한 단계.

 

* Port 상태가 Blocking->Listening(20sec), Listening->Learning(15sec), Learning->Forwarding(15sec)로 총 50초 소요.

 

STP가 구성되면 BPDU를 통해 Bridge의 각 포트에서 주고 받게됩니다.

 

BPDU는 STP에서 Loop를 막는 경로를 구성하는 프레임이라고 생각하면 된다.

 

BPDU(Bridge Protocol Data Unit)의  종류

1. Configuration BPDU : 각 Bridge의 BridgeID, 선출된 Root Bridge ID, Root Path Cost, STP timer 값 등이 담겨있음.

2. TCN BPDU (Topology Change Notification BPDU) : Root Bridge가 아닌 Bridge에서 Topology 변화가 발생한 경우에 상위의 Root Bridge를 향해 전송됨.

 

* topology 변화란, Forwarding 상태가 아닌 포트가 Forwarding 상태로 전환되는 경우를 가리킴

 

* BPDU는 2초에 한번씩 패킷을 전송합니다.

 

 

여기까지 IEEE 802.1D STP에 대해 알아봤습니다. 추가적으로 RSTP, MSTP 등의 내용은 따로 작성해보도록 하겠습니다.