STP - 스패닝 트리 프로토콜 설명

STP 란?

STP STP 네트워크에서 루프 전환을 중지하는 중복 링크를 지원하도록 설계된 링크 관리 프로토콜입니다. 이는 브리지와 스위치에서 실행되는 레이어 2 프로토콜이며 스위치 인터페이스에서 활성화되어야 합니다. IEEE는 STP 프로토콜을 IEE 802.1D로 표준화했습니다. STP의 전체 형태는 스패닝 트리 프로토콜입니다.

왜 STP가 필요한가요?

스패닝 트리 프로토콜이 중요한 상황은 다음과 같습니다.

중복성 도입으로 네트워크의 신뢰성(내결함성)이 기하급수적으로 증가합니다.
스위치는 아직 알려지지 않은 대상으로 트래픽을 전송해야 할 때 모든 포트에서 트래픽을 플러딩합니다.
브로드캐스트 및 멀티캐스트 트래픽은 트래픽이 도착한 포트를 제외한 모든 포트로 전달됩니다.
스패닝 트리 프로토콜은 루프가 있는 물리적 토폴로지에서 루프 없는 논리적 토폴로지를 생성하는 데 사용됩니다.

STP는 어떻게 작동하나요? 예

스패닝 트리는 알고리즘을 사용하여 중복 링크를 검색합니다. LAN 그리고 최선의 경로를 선택하세요. 주로 모든 링크를 전달 또는 차단하는 데 사용됩니다.

이 과정을 거치면 중복 링크가 없는 링크는 모두 포워딩 상태가 될 가능성이 높습니다. 선택한 링크만큼 좋지 않은 중복 링크가 차단됩니다. 스패닝 트리는 동일한 대상에 대한 여러 링크를 사용하지 않습니다. 스패닝 트리에는 로드 공유 기능이 없습니다.

STP의 종류

다음은 다양한 유형의 스패닝 트리 프로토콜입니다.

Standard	기술설명	약어
IEEE 802D.	루프 방지 변경 사항이 있는 경우 트리 자동 재구성 느린 수렴(최대 50bps)	STP
IEEE 802w	신속한 스패닝 트리 프로토콜 더 빠른 컨버전스로 향상된 STP STP와 역호환 가능	RSTP
IEEE 802Q	가상 LAN 모든 VLAN에 대해 1개의 공통 스패닝 트리 정의	CST
Cisco 소유권	VLAN 스패닝 트리별 VLAN당 1개의 STP 인스턴스 PVST +는 PVST의 향상된 변형입니다.	PVRST+ 또는 R-PVST+
Cisco 소유권	VLAN별 고속 스패닝 트리	PVRST+ 또는 R-PVST+
IEEE 802.1s	다중 스패닝 트리 프로토콜 1개의 STP에 매핑된 VLAN의 여러 인스턴스.	MSTP 또는 MXNUMX STP

스패닝 트리 기준

스패닝 트리 루프의 세 가지 기준은 인터페이스가 전달 상태인지 결정하는 데 도움이 됩니다.

루트 브리지의 모든 인터페이스는 전달 상태로 설정되어야 합니다.
루트 브리지가 아닌 다른 브리지의 경우 루트 브리지와 가장 가까운 포트가 전달 상태가 됩니다.
루트 브리지까지의 관리 거리가 가장 짧은 브리지를 지정 브리지라고 합니다.

STP 프로토콜의 단계

스패닝 트리 포트 상태의 XNUMX단계는 다음과 같습니다.

차단 상태

Block 상태는 지정되지 않은 포트이며 프레임 포워딩에 전혀 참여하지 않습니다. 시간 제한은 20초 또는 무제한입니다. STP를 활성화하면 인터페이스는 항상 차단 상태로 전환됩니다.

청취 상태

청취 상태가 첫 번째 상태입니다. 차단 상태 이후에 진입하는 인터페이스입니다. 인터페이스는 다음을 결정하는 데 도움이 됩니다. 프레임 전달에 참여해야 하는 인터페이스입니다.

수신 상태는 다음 기능을 수행합니다.

포트에서 수신된 프레임을 폐기합니다.
주소를 학습하지 않음
BPDU 수신

학습 상태

학습 상태는 프레임 전달 참여를 준비하는 데 도움이 됩니다. 인터페이스를 사용하면 청취 슬레이트에서 학습 상태로 들어갈 수 있습니다.

학습 상태는 다음과 같은 기능을 수행합니다.

포트에서 수신된 프레임을 폐기합니다.
BPDU 수신
주소를 학습합니다

전달 상태

전달 상태의 인터페이스는 전달 프레임을 형성합니다. 이 인터페이스는 다음 기능을 수행하는 학습 상태에서 전달 상태로 들어갑니다.

포트에서 수신된 프레임을 수신하고 전달합니다.
주소를 학습합니다
BPDU 수신

비활성화된 상태

포트가 관리상 비활성화되어 있고 타이밍도 무제한이므로 이 상태는 스패닝 트리 루프에 참여하지 않습니다.

비활성화된 인터페이스는 다음 기능을 수행합니다.

포트에서 수신된 프레임을 폐기합니다.
주소를 학습하지 않음
BPDU를 수신하지 않음

스패닝 트리 프로토콜에서 사용되는 중요한 용어

다음은 사용된 몇 가지 중요한 용어입니다.

다리

브리지는 두 개 이상의 LAN 세그먼트를 연결하는 VTP의 중요한 구성 요소입니다.

루트 브리지(RB)

모든 구간에 상호 연결 지점을 제공하는 다리입니다. LAN의 모든 브리지에는 루트에 대한 경로가 있습니다. STP를 사용하면 루트 브리지를 자동으로 선택할 수 있습니다. 다만, STP 네트워크 관리자가 원할 경우 네트워크에 따라 RB를 변경할 수 있습니다.

비루트 브리지(NRB)

정오 루트 브리지는 루트 브리지가 아닌 모든 브리지입니다.

루트 포트(RP)

루트 포트는 루트 브리지로 향하는 포트입니다.

지정 포트(DP):

모든 LAN 세그먼트에는 1개의 지정 포트가 있습니다. 또한 모든 브리지는 DP로부터 프레임을 수신하고 이를 RP를 통해 루트 브리지로 전달합니다.

포트 ID:

포트 ID는 루트 포트를 결정하는 데 도움이 됩니다. 이는 구성 가능한 1바이트 우선 순위 값과 각 브리지의 고유 포트 번호로 구성됩니다.

경로 비용(PC):

PC라고도 알려진 Path Cost는 전송 속도와 관련하여 최적의 토폴로지를 결정하는 데 도움이 됩니다. STP는 경로 비용(Path Cost) 개념을 사용합니다.

지정항구

지정된 포트는 비활성화된 포트이며 네트워크 관리자에 의해 차단된 포트입니다. 이 포트는 다른 스위치로 패킷을 보낼 수 없습니다. 또한 이는 MAC 테이블에 채워진 MAC 주소가 아닙니다.

비지정항

비지정 포트는 차단된 스위치 포트입니다. 차단된 포트라고도 하며 때로는 대체 포트라고도 합니다. 패킷을 다음 스위치로 전달할 수 없습니다. 또한 MAC 주소 MAC 테이블에서.

RSTP:

RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)는 이더넷 네트워크에 루프 없는 토폴로지를 보장하는 네트워크 프로토콜입니다.

BPDU(브리지 프로토콜 데이터 단위)

스패닝 트리 프로토콜에서는 루프 없는 논리 토폴로지의 도움을 받기 위해 메시지를 교환하기 위해 STP 네트워크 장치가 필요합니다. 이러한 메시지를 BPDUS(브리지 프로토콜 데이터 단위)라고 합니다. 각 네트워크 장치는 토폴로지 정보 교환에 도움이 되는 BPDU를 보냅니다.

BPDUS는 스위치가 다음을 수행하도록 돕습니다.

스패닝 트리의 루트 역할을 할 단일 스위치를 선택하십시오.
BPDUS는 또한 각 LAN 세그먼트의 루트에 가장 가까운 스위치 중 하나로 지정된 자체 루트 스위치까지의 최단 경로를 계산하는 데 도움이 됩니다.
해당 포트 중 하나를 루트 포트로 선택합니다(스위치가 없는 경우).
지정된 포트라고 하는 스패닝 트리 알고리즘의 일부인 포트를 선택합니다.
지정되지 않은 포트를 차단합니다.

구성 BPDU

네트워크 토폴로지에서 루트 장치의 고유한 브리지 ID입니다. 이는 전송 포트의 식별자인 전송 브리지의 브리지 ID 역할을 합니다.

토폴로지 변경 알림(TCN) BPDU

하나의 네트워크 장치가 루트 브리지로 선택됩니다. 루트 브리지까지의 최단 거리는 경로 비용을 기준으로 각 네트워크 장치에 대해 계산되어야 합니다.

모든 LAN 세그먼트에 대해 지정된 브리지가 선택됩니다. 이는 루트 브리지에 가장 가까운 네트워크 장치이기도 하므로 루트로 전달되어야 합니다. 이는 브리지에서 루트 브리지까지 최적의 경로를 제공하는 포트입니다.

STP와 RSTP의 차이점

STP	RSTP
STP에서 브리지는 RB(루트 브리지)에서 RP(루트 프로토콜)를 검토할 때만 BPDU를 보냅니다.	RSTP를 사용하면 스위치가 Hello 시간마다 BPDU를 보낼 수 있습니다.
STP에는 루트 포트와 지정 포트의 두 가지 포트 유형이 있습니다.	RSTP 방식에는 추가 포트, 대체 포트, 백업 포트가 있습니다.

제품 개요

STP 프로토콜은 STP 네트워크에서 루프 전환을 중지하는 중복 링크를 지원하도록 설계된 링크 관리 프로토콜로 정의됩니다.

주 정부	기술설명	BPDU 처리	맥 알아보기
인티	포트 초기화.	아니	아니
장애인	STP 표준 작업에 참여하지 않는 행정 상태입니다.	아니	아니
블로킹	포트는 이더넷 프레임을 전달하지 않습니다.	예(BPDUS만 수신 및 처리)	아니
청취	루프 없는 토폴로지의 계산은 이 STP 상태에서 수행됩니다. 포트에는 해당 역할이 할당됩니다.	예(BPDUS 전송 및 수신)	아니
러닝	이는 이더넷 프레임의 전달을 지연시키는 추가 상태로, 네트워크 초과를 방지하는 데 도움이 됩니다.	가능	예(일반적인 MAC 주소 테이블)
전송	이더넷 프레임 전달이 정상적으로 작동합니다.	가능	가능