Switch의 Loop방지기술 - STP

 

Spanning-Tree Protocol

 

스위치 네트워크를 이중화 구성할 경우, 여러가지 장애가 발생할 수 있다.  

그러한 장애의 원인은 바로 이중화 구성 때문이다. 그럼 장애를 없애려면 어떻게 해야할까?  

너무나도 간단한 이야기지만 이중화 구성이 아니면 된다… 

 

              

 

그럼.. 이미 구성해 둔 이중화 링크를 한군데 뽑아버리느냐?? 그건 아니다.  

물리적으로 포트를 분리시키는 것이 아니라 논리적으로 하나의 포트를 일시적으로 막아서 사용하는 것이다.  

이렇게 논리적으로 하나의 포트를 막아서 루프를 방지하는 기술이 바로 Spanning-Tree Protocol이다. 

 

 

 

 

STP의 동작과정 

 

 

STP를 동작시키면 서로 연결된 여러 개의 스위치들은 그들 중 하나의 반장을 뽑는다.  

그 반장을 우리는 Root Bridge라고 부른다.  

그리고 하나의 Root Bridge를 제외한 나머지 스위치들은 Non-Root Bridge라고 한다.  

 

 

<Root Bridge의 선출 과정>

1. 한 네트워크 상에 있는 스위치들은 네트워크의 정보 및 각 스위치의 정보들이 담겨있는 프레임인 BPDU를 서로 주고 받는다.  

    BPDU : 네트워크의 정보와 각 스위치의 정보가 담긴 프레임이다.  

 

2. BPDU안에 담겨있는 Bridge-ID를 비교하여 가장 낮은 Bridge-ID를 가진 스위치가 Root Bridge로 선출된다. 

    Bridge-ID = Bridge-Priority + MAC address 

 

 

<STP에서의 Port 종류>

Designated Port : Root Bridge에서 보내는 정보를 다른 스위치들에게 전달하기 위해 지정된 포트

Root Port : Root Bridge로 가는 가장 좋은 길의 포트.

Nondesignated Port : Block 포트라고 해도 되며, 논리적으로 통신을 하지 못하게 막아두는 포트.

 

 

<Port 선출 과정>

Port가 선정될 때 유의해 야 되는 점

- Root Bridge가 가진 포트는 모두 Designated Port가 된다.

- 하나의 세그먼트당 하나의 Designated Port만 가진다.

- Non-Root Bridge 당 하나의 Root Port를 가진다.

 

Port 선출 시 비교하는 기준

1. 낮은 Cost (대역폭에 따라 산출됨 - 대역폭이 클수록 Cost는 낮음)

2. 낮은 Sender Bridge-ID

3. 낮은 Sender Port number

 

 

 

 

STP의 상태변화

 

Disabled 

포트가 고장나서 사용할 수 없거나, 관리자가 수동으로 shutdown 시킨 상태

- 데이터전송 x , Mac주소학습 x , BPDU 전달 x

 

Blocking

스위치를 처음 키거나, Disabled 포트를 살린경우 Blocking상태로 들어간다. 이 상태에서 다른 스위치들과 BPDU를 주고 받으며 Root Bridge를 선정하고 포트를 설정하는 등의 작업이 일어난다.

- 데이터전송 x , Mac주소학습 x , BPDU 전달 o

 

Listening

Blocking 상태에서 모든 선정작업이 끝나게 되면 Listening 상태로 넘어가며, 이 상태는 15초간 지속된다. 새로운 장비가 접속하게 되면 다시 구성정보들이 변경되며 다시 Blocking으로 돌아간다.

- 데이터전송 x , Mac주소학습 x , BPDU 전달 o

 

Learning

Listening의 15초가 지나면 Learning상태가 되는데, 이 상태에서는 맥주소의 학습을 하여 맥주소 테이블을 만든다. 이 상태는 15초간 지속된다.

- 데이터전송 x , Mac주소학습 o , BPDU 전달 o

 

Forwarding

스위치 포트가 Learning 상태에서 변동사항 없이 15초가 지나게 되면 Forwarding상태가 된다. 이 상태에서는 드디어 데이터전송이 가능해지게 된다.

- 데이터전송 o , Mac주소학습 o , BPDU 전달 o

 

           

Listening, Learning, Forwarding 상태에서 Root port 또는 D.P에서 탈락되게 되면 바로 Blocking 상태로 전환될 수 있다.  또한 스위치 포트가 어떤 상태에 있던지 관리자에 의해 shutdown 되거나 고장으로 인해 다운되면 Disabled 상태로 전환 된다.