Lesson 01. 루프로부터의 자유선언! 스패닝 트리 프로토콜
BPDU(Bridge Protocol Data Unit) 프레임을 통해 링크가 죽었는지 아니면 살아 있는지에 대한 정보를 계속해서 검사
Lesson 02. 스패닝 트리 프로토콜은 어떻게 포트를 막을까?
루트 스위치 : 동그라미 연결을 감지하고 포트를 막기 위한 기준
루트 스위치가 정해지면 루트 스위치는 모든 링크를 통해 STP가 사용하는 BPDU 프레임을 보낸다.
일반 스위치들은 루프가 발생했을 때 루트 스위치까지 최단 거리를 제공하는 경로를 루트 포트로 선택하고, 나머지 포트들 중 적당한 포트를 차단
BPDU 교환으로 얻는 것
가장 먼저 스위치들 중 하나의 루트 스위치를 선정
1. BPDU 필드 중에서 스위치 ID 자리를 비교하여 가장 낮은 ID를 가진 스위치를 루트 스위치로 선정.
2. 모든 스위치가 디폴트 Priority를 사용한다면 MAC 주소가 가장 늦은 스위치가 루트 스위치로 선정.
일반 스위치에서 사용할 링크를 결정
일반 스위치들에서 사용하지 않을 링크 중에서 한 포트를 막음
타입 | 용도 | 방향 |
Configuration BPDU | 스패닝 트리 계산을 위한 BPDU | Root -> Other |
Topology Change Notification BPDU | 네트워크 토폴로지 변화를 알리기 위한 BPDU | Other -> Root |
Lesson 03. 사용할 경로와 사용하지 않을 경로 결정하기
루트 스위치가 결정되면 루트 스위치는 Configuration BPDU를 다른 스위치 쪽으로 보낸다.
루트 스위치가 아닌 일반 스위치들은 각 포트들을 통해 들어오는 BPDU의 Path Cost와 이전 스위치 ID, 이전 스위치의 Port ID를 비교하여 차단할 포트를 선정
Path Cost 비교하기
Path Cost는 루트 스위치에서 출발한 BPDU가 통과한 링크의 Cost들을 모두 합한 값
Cost의 합이 가장 작은 포트는 무조건 포워딩 상태에 있게 됨
STP의 링크 Cost는 Bandwidth에 기초
이전 스위치 ID 비교하기
Path Cost가 같다면 Configuration BPDU가 방금 통과한, 다시 말해 Configuration BPDU를 전달한 스위치 ID를 비교해서 차단할 포트와 사용할 포트를 결정
이전 스위치의 Port ID 비교하기
위의 사항으로도 결정 나지 않는다면 Port ID를 비교해서 결정
Lesson 04. 스패닝 트리 프로토콜의 포트 차단 과정
1. 루트 스위치를 선정
2. Configuration BPDU를 비교해 루트 포트를 선정
3. 세그먼트(선) 당 하나의 designated 포트가 선정
4. Non-designated 포트가 선정
Lesson 05. 좋은 PVST
CST (Common Spanning Tree) : 모든 VLAN에 공통된 하나의 나무 그림을 그림
PVST (Per-VLAN Spanning Tree) : VLAN 별로 나무 그림을 따로 그림
=> 모든 VLAN에 대해 공통된 링크를 사용하는 것이 CST, VLAN 별로 다른 링크들을 사용하는 것이 PVST
모든 VLAN에 같은 나무를 그리는 CST
CST를 위한 BPDU들은 트렁크에서 Native VLAN으로 태깅(IEEE 802.1q 나 I니 인캡슐레이션) 없이 전달됨
CST로 구성하면 스위치 구현이 단순해지고 스위치의 CPU 소모도 줄일 수 있음
모든 VLAN이 하나의 경로만 사용하기 때문에 사용하지 않는 링크가 발생 => VLAN 별 로드밸런싱을 지원 안함
VLAN 별로 나무를 따로 그리는 PVST
VLAN 별로 루프가 없는 스위치를 네트워크를 그릴 수 있으므로 VLAN별로 트래픽을 분산 시킬 수 있다.
VLAN 별로 나무 그림을 따로 그리다 보니 BP여 수가 늘어나고, 늘어난 BPDU들을 처리해야 하므로 스위치의 CPU부하가 증가
PVST는 시스코 고유의 프로토콜 -> 트렁크 인캡슐레이션으로 반드시 ISL을 사용해야 한다.
PVST는 VLAN별로 루트 스위치를 선정하고, 사용할 링크를 따로 선정함으로써 모든 링크를 골고루 사용하여 네트워크 효율성을 향상
PVST와 CST의 통역사 PVST+
시스코에서 CST를 돌리는 시스코 외의 스위치와도 호환이 가능하도록 하기 위해 PVST+ 솔루션 개발
MST (Multiple STP IEEE802.1S) : PVST는 CST의 단점을 극복하여 모든 링크를 사용할 수 있게 하지만, VLAN 별로 BPDU를 교환하고 STP 프로세스를 돌려야 하므로 Bandwidth CPU가 낭비되는데, 이것에 대한 솔루션이다.
Leeson 06. 포트패스트, 업링크패스트, 백본테스트로 50초 문제를 해결하라!
토폴로지에 변화가 발생할 때 최대 50초의 시간을 기다린다. 이런 50초의 시간을 줄이는 솔루션들이 PortFast, UplinkFast, 백본 패스트이다.
액세스 레이어 스위치에서 구현하는 PortFast
토폴로지에 변화가 발생하면 STP 컨버전스 시간동안은 스위칭 루프와 무관한 포트도 사용이 중단된다. 바로 PC나 서버, 라우터에 연결된 포트이다.
이러한 포트들은 스위칭 루프와 아무 상관없기 때문에 토폴로지가 변하더라도 50초 동안 사용을 멈출 이유가 없다.
PortFast를 구현하면, 스패닝 트리 컨버전스 시간 동안 리스닝 상태와 러닝 상태를 통과하지 않고 블럭킹 상태에서 바로 포워딩 상태로 바뀐다. 그래서 PortFast가 구현된 포트와 연결된 PC와 서버, 라우터 간에는 통신이 끊어지지 않습니다.
액세스 레이어 스위치에서 구현하는 UplinkFast
UplinkFast를 사용하면 컨버전스가 빨라진다. 사용 중이던 링크가 고장나면 블럭킹 상태에서 대기 중이던 포트를 지체없이 포워딩 상태로 바꾼다. UplinkFast는 스위치에 직접 연결된 링크에 문제가 생겨야 동작한다.
다음과 같은 조건
1. UplinkFast가 켜져 있어야 한다.
2. 스위치는 최소한 하나의 블럭킹된 포트를 가져야 한다.
3. 스위치의 루트 포트에서 고장이 발생하면 UplinkFast가 동작한다.
간접적으로 연결된 링크 고장 시 동작하는 백본패스트
UplinkFast가 직접 연결된 링크가 고장났을 때 동작하는 데 반해 백본패스트는 직접 연결되지 않은 링크가 고장났을 때 동작
루트 포트에서 수신되던 BPDU가 더 이상 수신되지 않으면 루트 스위치가 주기적으로 보내는 BPDU가 도착하지 않는다는 말이다. 즉 직접 연결되지 않은 한 링크에 문제가 생긴 것이다.
RLQ BP여(Rot link Query BPDU)라고 하는 새로운 형태의 BPDU의 대안이 되는 경로로 보낸다. RLQ BPDU에 대해 RLQ Reply BPDU가 도착하면 맥스 에이지 시간을 생략하고, 즉각 리스닝과 러닝 상태를 통과해서 포워딩 상태로 간다. => 백본패스트 때문에 컨버전스 지연 시간을 최대 50초에서 최대 30초로 줄일 수 있다.