STP , 802.1D   Spanning Tree Protocol   스패닝 트리 프로토콜

(2022-06-28)

VLAN CST, VLAN PVST


1. 스패닝 트리 프로토콜 (STP, Spanning Tree Protocol)브리지/스위치로 연결 구성된 네트워크들에서, 
     - Physical Loop (끊임없이 계속되는 루프 순환)를 발견,방지,제거하는 프로토콜

  ㅇ 기반 알고리즘
     - Spanning Tree 형태의 토폴로지를 만드는 알고리즘에 기초함

  ㅇ 동작 방식
     - 연결 브리지 간에 BPDU를 교환하며, 이를통한 정보로부터 브리지 루프를 차단시킴

  ㅇ 관련표준 : IEEE 802.1D "Media Access Control (MAC) Bridges"


2. STP 필요성이중화 설계중복성 높도록 (Redundant Link 존재) 설계네트워크에서,
     발생 가능한 안좋은 상황 셋(3)
     - 브로드캐스트 스톰 : 동일 링크에서 동일 유형의 포워딩이 되풀이됨 
     - MAC 주소 테이블 불안정 : 동일 source MAC 주소를 갖는 MAC 프레임이 다른 포트들로부터 수신됨
     - 다중 프레임 수신 : 동일 MAC 프레임의 여러 복사본이 난무함


3. STP 동작 BPDU 교환
     - 모든 브리지는, 정기적으로,
        . BPDU이라는 특수 목적의 프레임(Spanning-Tree 관련 정보)을 송출 및 수신하게됨 (2초 마다)
     - BPDU에 담겨지는 주요 정보 : 브리지 ID, 경로 비용, 포트 정보 등
        . 이 정보를 토대로 루트 브리지 선출 및 브리지 루프 차단(포트 차단,포트 블로킹)하게 됨

  ㅇ 브리지 루프 차단
     - 각 브리지에서 루트 브리지로 가는 각 경로의 경로 비용을 계산하여,
     - 경로 비용이 가장 낮은 경로 만 유지하고, 다른 경로는 중단(블록킹)시킴
        . 주로, 루핑 포트 중 하나를 차단시키는 방식으로 운용됨


4. STP에서, 선출 및 차단 과정

  ㅇ 1 단계  :  루트 브리지 선출
     - 가장 낮은 BID 값을 갖는 브리지루트 브리지로 선출         

  ㅇ 2 단계  :  루트 포트 결정
     - 루트 브리지까지의 최단 경로비용을 계산하여, 
       Non-Root 브리지 마다 하나의 루트 포트를 결정

  ㅇ 3 단계  :  지정 포트 결정
     - 세그먼트당 하나의 Designated 포트를 결정

  ㅇ 4 단계  :  비지정 포트 봉쇄
     - 결국, 루트포트지정포트도 아닌 포트비지정포트로 정하여 최종적으로 차단


5. STP에서, 상태 구분

  ㅇ Disabled (안정)
     - 초기화, 비활성 

  ㅇ Listening (과도기)
     - 포워딩 안함
     - MAC 주소 학습 안함
     - BPDU 수신 및 송신 허용

  ㅇ Learning (과도기)
     - 포워딩 안함
     - 수신 프레임MAC 주소 학습 함
     - BPDU 수신 만 허용 

  ㅇ Forwarding (안정)
     - 포워딩 함 
     - 수신 프레임MAC 주소 학습 함
     - BPDU 수신 및 송신 허용 

  ㅇ Blocking (안정)
     - 포워딩 안함
     - MAC 주소 학습 안함
     - BPDU 수신 만 허용 


6. STP의 개선

  ㅇ CST (Common Spanning Tree)
     - 모든 VLAN에 공통된 Spanning Tree를 만듬

  ㅇ PVST (Per VLAN Spanning Tree)
     - 각 VLAN 마다 별도 다른 Spanning Tree를 만듬
     - 시스코社 고유의 프로토콜


7. STP의 고속화

  ㅇ 802.1w RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)
     - 토폴로지 변화에 신속한 대응을 위해 차단에서 전달 상태로의 수렴시간 단축

  ㅇ 802.1w PVRST+ (Per VLAN Rapid Spanning Tree Protocol Plus)
     - 각 VLAN 당 하나의 RSTP를 구체화

  ㅇ 이더채널 (EtherChannel)
     - 물리이더넷 채널을 여럿을 묶어 하나의 논리적인 대역폭으로 서비스 제공

STP(Spanning Tree)
   1. STP(스패닝 트리 프로토콜)   2. BPDU   3. 루트 브리지   4. 브리지 ID   5. 스패닝 트리   6. 브리지 루프   7. 링크 비용  


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