STP

STP(Spanning Tree Protocol)란 무엇입니까?

간단히 말해, STP 프로토콜은 네트워크의 루프 문제를 해결하기 위해 만들어졌습니다. 정식 명칭은 Spanning Tree protocol이며, OSI 모델의 2번째 네트워크 계층에서 작동합니다. 프로토콜 표준은 IEEE802.1D입니다. STP는 일부 링크를 차단 상태로 변경하여 링 네트워크 구조를 트리 네트워크 구조로 최적화합니다.

왜 STP가 필요한가요?

구조의 신뢰성을 향상시키기 위해 장치 간에는 여러 물리적 링크가 있는 경우가 많습니다. 이러한 중복 설정은 필연적으로 루프를 초래합니다. L2 네트워크에서 루프는 브로드캐스트 스톰을 발생시켜 네트워크 대역폭과 처리 리소스가 소진되고 결국 마비되게 합니다. STP 프로토콜은 링 네트워크에서 메시지가 지속적으로 전달되는 문제를 해결합니다.

STP의 기본 개념

STP는 링 구조를 트리 네트워크 구조로 변경합니다. 이해해야 할 네 가지 용어가 있습니다: 루트 브리지, 루트 포트, 지정 포트, 경로 비용.

STP 네트워크에는 루트 브리지가 하나만 있습니다. 일반적으로 성능이 우수하고 네트워크 계층이 높은 장치가 루트 브리지로 선택됩니다. 루트 브리지는 고유하지만 불변은 아니며, 네트워크 토폴로지의 변화에 따라 변경됩니다.

루트 포트는 장치의 모든 STP 포트 중 루트 브리지까지의 비용이 가장 낮은 포트를 의미하며, 루트 브리지로 데이터를 전달하는 역할을 합니다. STP 프로토콜을 실행하는 장치에는 루트 포트가 하나만 있습니다.

루트 브리지 장치에는 루트 포트가 없다는 점에 유의해야 합니다. 지정 포트는 수준에 따라 서로 다른 정의를 가집니다. 장치의 경우, 해당 장치에 직접 연결되어 있고 구성 메시지 전송을 담당하는 장치의 직접 연결 포트가 지정 포트입니다. 네트워크의 경우, 이 네트워크 세그먼트로 구성 메시지를 전달하는 장치의 직접 연결 포트가 지정 포트입니다.

경로 비용은 포트의 비용 값을 의미하며, 루트 경로 비용은 루트 브리지에 도달하는 과정에서 누적된 경로 비용을 의미합니다.

STP는 어떻게 작동합니까?

네트워크가 초기화되면 모든 장치는 자신을 루트 브리지로 간주합니다. BPDU 메시지를 교환하여 우선순위가 가장 높은 장치가 루트 브리지로 선택됩니다. 우선순위가 동일하면 MAC 주소를 비교합니다. 각 비루트 브리지 장치는 구성 메시지를 수신하는 데 오버헤드가 가장 낮은 포트를 루트 포트로 결정합니다. 오버헤드가 같으면 BID를 비교합니다.

장치는 포트 구성 메시지와 루트 포트의 경로 비용을 기반으로 각 물리적 경로의 양쪽 끝에 있는 포트 중 하나를 지정 포트로 지정합니다. 이때 식별 정보가 없는 나머지 포트는 차단됩니다. 이 단계는 루프 형성을 방지하기 위한 것입니다.

루트 브리지, 루트 포트 및 지정 포트가 성공적으로 선출되면 전체 트리 토폴로지가 설정됩니다. 토폴로지가 안정화된 후에는 루트 포트와 지정 포트만 트래픽을 전달하고, 기타 비루트 및 비지정 포트는 차단 상태가 됩니다. 이들은 STP protocol packets만 수신하고 사용자 트래픽은 전달하지 않습니다.

STP의 적용

아래 그림과 같이, 레이어 2 링 네트워크에 STP를 구성하여 메시지가 네트워크에서 무한히 순환하는 것을 방지하며, 장치 1의 포트 하나가 차단됩니다.