[CCNA 정리] STP(Spanning Tree Protocol)

STP (802.1D)

1. 스위치 네트워크의 루프 문제

• 네트워크 안정성을 위해 한쪽이 문제가 생겨도 다른 쪽으로 통신을 할 수 있도록 이중화(Redundancy)를 구성한다. 그러나 이로 인해 브로드캐스트 스톰(Broadcast Storm), 프레임 중복 수신, MAC 주소 테이블 불안정성(동일한 MAC 주소에 대한 포트 번호가 계속 바뀜) 등의 루프 문제가 발생한다.

네트워크 루프 문제

2. STP(Spanning Tree Protocol)

• 개념: 루프를 방지하기 위해 네트워크를 트리 구조로 재구성하는 프로토콜이다. 사장(Root)과 부하 직원(스위치들)의 계층 구조처럼 데이터 전송 경로를 하나로 통일하여 루프를 막는다.
• 시스코의 모든 스위치에 STP는 Enable 되어있다.

3. BPDU(Bridge Protocol Data Unit)

• 스위치 간 정보를 교환하는 제어 데이터로 명함 교환과 같은 역할을 한다. 이를 통해 루트 스위치를 선출하고 네트워크 구조를 파악한다. 즉 사장, 부장, 과장이 있으면 계급별로 사장(root) > 부장 > 과장 순이므로 과장이 사장에게 통신을 하고 싶으면 과장 -> 부장 -> 사장을 통해서 통신이 되어야 한다. 이렇게 되면 과장 -> 사장이 다이렉트 통신이 되지 않으므로 과장 -> 사장 쪽의 링크를 사용하지 않게 된다. 하지만 원래 통신 되는 곳이 장애가 생기면 과장 -> 사장 쪽의 링크를 사용한다.
• Timer 정보는 루트 스위치만 전달한다.

BPDU

• Message Age: 루트에서 스위치는 0으로 전송하고 스위치 통과시 1씩 증가하여 루트와의 거리를 알 수 있다.

Message Age

4. 루트 스위치 선출

• 루트 스위치는 기준점이 되며 타이머 정보를 전달하고 BPDU를 생성하며 Topology Change를 전파한다.
• Bridge ID(Priority + MAC Address)를 비교하여 가장 낮은 값을 가진 스위치가 루트 스위치로 선정된다.
  1. Priority가 가장 낮은 값
  2. Priority가 같으면 MAC 주소를 비교해서 더 작은 값
• 루트 스위치를 선출하는 이유는 고성능의 스위치가 루트가 되어야 하기 때문이다.

5. 경로 선정 기준

• Path Cost to Root: 루트에서 스위치까지 가는데 누적되는 총 비용
• 아래의 그림에서 SW3에서 루트 스위치로 통신한다 할 때 SW3에서 루트 스위치까지는 총 19 COST이고 SW3과 SW2를 거쳐서 루트 스위치까지는 총 38이므로 SW3 -> 루트 경로를 더 선호

Path Cost

• 루트 스위치까지의 최단 경로(Path Cost)를 우선시하며 비용이 같을 경우 sender의 Bridge ID, sender의 포트 ID 순으로 비교하여 더 낮은 ID를 선택하여 최적의 경로를 결정한다.