STP(Spanning Tree Protocol) Network Basic / Network Engineer

 

출처 : http://blog.naver.com/demonicws/40108727469

STP(Spanning Tree Protocol)

- STP(Spanning Tree Protocol)를 이해하기 위해서는 먼저 루핑(Looping)에 대해서 알아야 한다.

 

 

루핑(Looping)

 

- 스위치나 브리지는 2개 이상의 경로가 만들어 질 경우 위의 그림같이 루핑(Looping)이 발생한다.

- 서버에서 브로드캐스트를 날리게되면 Switch B에서 브로드 캐스트를 날리고 Switch A에서 다시 브로드캐스트를 날리고 그것을 다시 Switch B가

   브로드 캐스트를 날리는 것을 계속 반복한다. 이것을 루핑이라고 한다.

- 루핑이 계속 발생하면 이더넷의 특성상 네트워크가 프레임 전송이 없어야 보낼 수 있기 때문에 다른 전송이 불가능 하기에 치명적이다.

 

STP(Spanning Tree Protocol)

- 스위치나 브리지에서 발생할 수 있는 루핑을 미리 막기 위해 두 개 이상의 경로가 발생하면 하나를 자동으로 막아두었다가 기존 경로에 문제가 생기면

   막아놓은 경로를 풀어서 데이터를 전송하는 알고리즘

- 스패닝 트리가 세팅되어 있으면 스패닝 트리는 자동으로 루핑을 검색해서 이런 루핑이 발생할 수 있는 상황을 막아준다.

- 스위치 간의 두 개의 링크 중 하나를 끊어 놓는 것으로서, 위 그림과 같이 실제 링크는 2개이지만 데이터는 한쪽으로만 다니게 하는 것.

- 위와 같은 경우 STP가 설정되어 있기 때문에 Switch1에서 위쪽 포트 한쪽을 끊어놓아 루프를 방지한다.

- 실제 끊어진 것은 아니고 대기중인 링크이며, 사용중인 링크가 끊어지게 되면, 그 때 살아나서 데이터 전송을 맡아준다.

 

 

 

STP 프로토콜을 이해하기 위한 기본 개념

- Bridge ID와 Path Cost를 이해해야 한다.

 

브리지 ID(Bridge ID)

- 브리지나 스위치들이 통신할 때 서로를 확인하기 위해 하나씩 가지고 있는 번호

- 브리지 ID는 브리지 우선순위(Bridge Priority)와 브리지 맥 주소(Bridge MAC Address)로 구성

- 우선순위의 경우 16비트로 만들어지기 때문에 0부터 2의 16제곱 -1 (0부터 65535)까지 만들어진다. 기본 값은 32768이다.

- 우선 순위 값은 낮은 값일 수록 우선 순위가 높다.

- 맥 주소는 스위치에 고정되어 있는 값으로서 고유의 번호이다.(이더넷 카드의 맥 주소를 생각하면 된다)

 

 

Path Cost

- 브리지가 얼마나 가까이, 그리고 빠른 링크로 연결되어있는지 알아내기 위한 값

- 스패닝 트리 프로토콜을 정의하고 잇는 IEEE 802.1D에서 이 값을 계산할 때 1000Mbps를 두 장비 사이의 링크 대역폭으로 나눈 값을 사용한다.

- 따라서 두 스위치가 10Mbps로 연결되었다고 가정할 때, Path Cost값은 1000/10 = 100이 된다.

- 링크의 속도(대역폭)이 빠를수록 더 작은 값이 되며 10Gbps가 나오게 되면서 0.1이 되는데 기계는 소수를 계산하는데 오래걸리므로 개정했다.

 

Path Cost 계산

1000/10Mbps = 100 1000/10000(10Gbps) = 0.1

 

최신 Path Cost

Band Width(대역폭)	STP Cost(Path Cost)
4Mbps  10Mbps  16Mbps  45Mbps  100Mbps  155Mbps  622Mbps  1Gbps  10Gbps	250 100 62 39 19 14 6 4 2

 

스위치 장비의 개수 및 회선의 대역폭에 따른 Path Cost

 

 

 

스패닝 트리 하기

 

스패닝 트리를 위한 용어

루트 브릿지(Root Bridge)	BID가 가장 낮은 브릿지
비 루트 브릿지(Non Root Bridge)	루트 브릿지가 아닌 모든 브릿지
루트 포트(Root Port)	비 루트 브릿지중 루트 브릿지에서 가장 가까운 포트  (Path Cost가 가장 작은것)
데지그네이티드 포트(Designated Port)	BPDU 송신
비 데지그네이티드 포트(Non Designated Port)	BPDU 수신, Block 되는 포트

 

※ BPDU(802.1d): 스패닝 트리 정보를 주고 받기 위한 특수 프레임

 

 

스패닝 트리 하기

- 다음의 공식1을 구해야하는데, 공식1을 구할 때 까지 공식2를 순서대로 대입해본다. 

공식1

1. 네크워크당 하나의 루트 브리지(Root Bridge)를 갖는다. 2. 루트 브리지가 아닌 나머지 모든 브리지(비 루트 브릿지, Non Root Bridge)는 무조건 하나의 루트 포트(Root Port)를 갖는다. 3. 세그먼트(Segment)당 하나씩의 데지그네이티드 포트(Designated Port)를 갖는다.

공식2 (순서 정하기)

1. 누가 더 작은 Root BID를 가졌는가? 2. 루트 브리지 까지의 Path Cost 값은 누가 더 작은가? 3. 누구의 Sender BID가 더 낮은가? 4. 누구의 포트 ID가 더 낮은가?

Rapid STP
- 똑같은 STP이나 좀 더 빠른 계산을 하여 구성이 빠르다.