STP(Spanning-Tree Protocol)

STP(Spanning-Tree protocol)

-> 주 목적 Loop방지(Ring 구조의 이중화시)

 

Broadcast strom : Ring구조의 이중화시 Broadcast가 계속적으로 루핑을 돌아 발생하는 현상.

 

L2에서의 looping과 L3의 Looping의 차이 TTL값때문에

 L2에서는 무한루핑이 돌지만, L3에선 TTL값 때문에 무한루프는 돌지 않는다.

 

Tip : TTL(TimeToLive)값은 OS마다 달라서 TTL값만을 가지고도 OS를 추측가능하다.하위 페이지 참조.

 

PVST(PerVlanSpanningTree)

 : VLAN별로 STP를 각각 돌리는 것. VLAN에 따라 경로를 조정함으로써 트래픽을 분산시킬 수 있음

 

RSTP(Rapid SpanningTreeProtocol)

 : STP를 개선한 방법. 동작에 따른 학습시간을 대폭 감소시킴. (2004년 표준)

 

MSTP(Multiple STP)

 : pvst를 사용함에 따라 vlan이 증가할수록 bpdu값에 의한 트래픽이 많아지기 때문에 이를 막기 위해 stp를 그룹으로 묶어서 사용...!

 

STP의 주요 동작과정

1. broadcast domain에서 root bridge(== root switch) 선정
2. nonroot bridge(루트가 아닌 스위치)에서 각각 1개의 root port을 선정
3. segment(1개의 연결구간)마다 designated port를 선정
4. nondesignated Port을 사용안함 처리.(Block처리)

 

• root bridge : 루트 브릿지 (bridge-ID가 가장 낮은 switch)
• nonroot bridge : 루트 브릿지가 아닌 switch
• root port : BPDU를 수신하는 Port + root bridge와 가장 가까운 port
• designated port : BPDU를 송신하는 Port
• nondesignated port(blocking port) : 예비용 Port 통신 불가. BPDU만수신가능.

 

BPDU(Bridge Protocol Data Unit) 의 종류

1. Configuration BPDU (설정 BPDU)
• 2초마다 교환
• Root switch선출 및 Switchport의 역활을 지정함.
• 포함하고 있는 정보 (공통적으로 값이 작은 것이 좋다.)
1. Bridge ID : Priority(기본값 32768)+MAC 주소
2. PathCost : Link의 연결속도 값 속도에 따라 IEEE의 표준 정의된 테이블에 매칭됨. 해당 switch에서 Root Bridge까지의 누적 값.
3. Port ID : PortPriority(기본값 128).Port의 번호 (ex 1번포트 128.1)
2. TCN BPDU
• 토폴로지내에 변경이 있을때 알리는 BPDU

 

Root Bridge 선출기준

• Bridge ID가 가장 낮은 Switch를 선출
• root Bridge 변경 명령어

config)#spanning-tree vlan (vlan번호) priority (priority 번호)

Root Port 선출 기준

1. Root bridge의 ID가 가장 낮은 BPDU를 수신한 Port (보통 같음 생략)
2. Path cost 가 가장 작은 Port
3. 인접 Switch(상대방)의 Bridge ID가 가장 낮은 Port
4. 인접 Switch(상대방)의 Port ID가 가장 낮은 Port
5. 자신의 Port ID가 가장 낮은 Port (같은 switch끼리 link이중화 했을때만 발생)

Designated Port 선출 기준

1. Root Switch의 각 Port
2. 가장 낮은 순위의 BPDU를 수신한 Port (보통 같음 생략)
3. Path cost가 낮은 switch의 port
4. (자신의)bridge id가 낮은 port
5. (자신의)Port ID가 낮은 port

 

• SPT의 상태값
1. Blocking State (차단된 시간 20초) : 루핑방지용.
2. Listening State (대기시간 15초)
3. Learning State (학습시간 15초)
4. Forwarding State (정상동작)
• 컨버젼스 타임 (동작이 되는데까지의 따른 지연시간.)
• STP의 컨버젼스 타임
• 직접 Link 단절 : 직접연결되어 있는 Port가 down 되었을 경우 (30초) (Blocking state 생략)
• 간접 Link 단절 : Blocking Time을 가지기 때문에 50초 소요.

 

STP의 경로 수정방법.

1. Bridge-ID을 변경

config)#spanning-tree vlan (vlan_N) priority (변경값)

(실제 스위치는 4096의 배수로 변경해야함.)

2. Path Cost을 변경 분산. (1번 방법보다 우선순위 높음)

config-if)#spanning-tree vlan (vlan_N) cost (변경값)

3. Port-ID을 변경하여 분산

config-if)#spanning-tree vlan (vlan_N) port-priority (변경값)

(실제 스위치는 16의 배수로 변경해야함.)

 

원하는 root port를 만들고 싶을때엔 해당 포트의 Path Cost를 변경하거나

해당 포트에 연결된 반대편 포트의 장비에서 Bridge-ID나 Port-ID을 변경.

 

STP 설정 시간

Hello : 기본값 2초 BPDU 신호 교환에 사용

Max Age : 기본값 20초 Blocking Time

Forward Delay : 기본값 15초 listening, learning에 딜레이 사용

------

• STP을 동작하는데 있어 수렴시간을 감소시키는 방법.
1. Portfast

=> PC, Server같은 EndDevice가 연결되는 포트에 설정.

Blocking, Listening, Learing 상태를 생략하고 바로 FWD상태로 변경.

(config-if)#spanning-tree portfast

2. Uplinkfast

=> 직접링크 단절시 30초 후 FWD으로 변경된다.

이 경우 uplinkfast를 사용하게 되면 해당 30초를 생략가능하다.

(주의사항 : block이 있는 access switch에서 설정해줘야함.)

(config)#spanning-tree uplinkfast

3. Backbonefast

=> 간접링크 단절시 50초 후에 FWD으로 변경된다.

이 경우 backbonefast을 적용하면 Max-age인 20초를 생략할 수 있다.

설정시 모든 Switch에 설정해야 한다.

(RLQ(RootLink쿼리)을 Root-switch에 날려 생존여부를 확인한후 응답을 받아 기다리지 않고 전환함(BlockTime 생략됨.)

(config)#spanning-tree backbonefast

4. STP Timer 조정

디폴트 값은 스위치 7대에 관해서 만든 값.

스위치 대수	2	3	4	5	6	7
hello	2	2	2	2	2	2
max-age	10	12	14	16	18	20
fwd-delay	7	9	10	12	13	15

config)#spanning-tree vlan 1 root primary diameter (스위치의 대수)

config)#spanning-tree vlan 1 hello-time (hello-time)

config)#spanning-tree vlan 1 max-age (max-age time)

config)#spanning-tree vlan 1 forward-time (forward-time)