STP(spanning tree protocol)

○스위치간 링크는 대부분 이중으로 구성한다. 이중화는 많은 장점을 가지지만 이더넷 프레임 루프(loop)가 발생할 수 있다. 루프가 발생하면 스위칭이 되지 않는다. 이를 방지해주는 것이 스패닝 트리 프로토콜(STP,spanning tree protocol)이다. STP가 동작하면 물리적으로 루프 구조인 네트워크에서 특정 포트를 차단상태로 바꾸어 루프가 발생하지 않게 한다.

SW1 STP priority 0, SW2 STP priority 4096

SW4의 e0/3 포트가 차단(BLK)상태

 

○이더넷 프레임 루프가 발생하면 해당 VLAN뿐만 아니라 다른 VLAN에 접속된 장비들에게도 영향을 미친다. CPU,DRAM,대역폭 등 스위치 자원들이 VLAN별로 할당되는 것이 아니기 때문에 다른 VLAN에 접속된 장비들의 동작에도 심각한 영향을 미친다.

○스패닝 트리 프로토콜은 BPDU(bridge protocol data unit)라는 프레임을 이용하여 루프가 없는 경로를 구성한다. BPDU는 설정(configuration)BPDU와 TCN(topology change notification)BPDU 두 종류가 있다.

 

필드	크기(Byte)	내용
프로토콜 (protocol) ID	2	항상 0
버전 (version)	1	BPDU의 버전 표시. STP:0, RSTP:2, MSTP:3
타입 (type)	1	BPDU 종류 표시. 0x00:설정 BPDU
플래그 (flag)	1	토폴로지 변화 표시. 0x01:TC, 0x80:TCA
루트 브리지 (root brigde) ID	8	루트 스위치의 ID
경로값 (path cost)	4	루트 스위치까지의 경로값
브리지 (bridge) ID	8	루트 스위치로 가는 경로상 직전 스위치의 스위치 ID
포트 (port) ID	2	포트 ID
메시지 에이지 (message age)	2	루트 스위치까지의 스위치 수. IP의 TTL값과 유사
맥스 에이지 (max age)	2	BPDU정보를 저장하는 시간
헬로 타임 (hello time)	2	BPDU 전송 주기
포워드 딜레이 (forward delay)	2	청취상태와 학습상태에 머무르는 시간

 

○스위치는 설정 BPDU를 이용하여 루트 스위치를 선출하고, 스위치 포트의 역할을 지정한다. 설정 BPDU는 항상 루트 스위치가 만들며, 다른 스위치들은 다음 스위치로 중계한다.

○브리지 ID에서 사용하는 우선순위(priority)값은 0~65535이다. 브리지 ID는 기본 우선순위(priority) + 확장 시스템 ID(VLAN 번호) + MAC주소로 생성된다. (ex:VLAN 1 + priority 32768 + mac 0000.0000.aaaa = 브리지 ID 32769 + 0000.0000.aaaa)

○경로값 (path cost)이란 포트의 속도별로 IEEE에서 미리 정해 놓은 값을 말한다. 속도가 빠를수록 경로값이 작다.

속도 (bandwidth)	경로값 (path cost)
10 Mpbs (ethernet)	100
100 Mbps (fastethernet)	19
1 Gbps (gigaethernet)	4
10 Gbps (10gigaethernet)	2

 

○BPDU에서 사용하는 경로값은 경로상에서 루트 스위치까지의 경로값을 합산한 값이다.

○포트 ID는 BPDU를 전송하는 스위치의 포트 우선순위와 포트번호로 구성된다. 포트 우선순위의 기본값은 128이다.

 

필드	크기(Byte)	내용
프로토콜 (protocol) ID	2	항상 0
버전 (version)	1	BPDU의 버전 표시.STP:0, RSTP:2, MSTP:3
타입 (type)	1	BPDU 종류 표시. 0x80:TCN BPDU

○TCN BPDU는 스위치의 링크가 활성화되거나 다운되는 등 네트워크 변화 발생시 이것을 루트 스위치에게 보고할 때 사용한다.

설정 BPDU 확인