STP
Spanning Tree Protocol · 스패닝 트리 프로토콜
는 중복된 스위치 링크에서 루프가 없는 논리 전달 트리를 만드는 프로토콜이다. 실제 케이블을 없애는 대신 일부 포트를 전달하지 않게 두고 장애가 나면 역할을 다시 계산한다.
밑줄 용어에 마우스를 올리거나, 키보드로 선택하거나, 터치하면 설명을 볼 수 있습니다.
01무엇이고, 어떤 일을 하나
- 브로드캐스트·미학습 유니캐스트가 L2 루프에서 계속 복제되는 문제를 막는다.
- 와 경로 비용을 기준으로 모든 스위치가 일관된 전달 방향을 정한다.
- 정상 차단 링크를 예비 경로로 남겨 물리 연결 하나의 장애에 대응한다.
02어떤 순서로 동작하나
- 루트 후보 비교
스위치들이 의 Root ID와 자신의 를 비교한다. 우선하는 낮은 의 장비가 루트가 되도록 정보가 전파되며, 루트의 비용은 0이다.
- 루트 포트 선택
루트가 아닌 각 스위치는 받은 루트 경로 비용에 자신의 포트 비용을 더한 후보를 비교한다. 비용이 같으면 송신 ·Port ID 등 정해진 순서로 비교하여 를 고른다.
- 세그먼트별 역할 결정
각 세그먼트에서 루트로 가는 더 우수한 정보를 제공하는 쪽이 가 된다. 선택되지 않은 중복 전달 경로는 차단하여 데이터 프레임이 순환하지 않도록 한다.
- 상태 전환과 전달
고전 는 필요한 · 타이머를 거쳐 으로 전환한다. 는 다른 역할·상태와 합의 절차를 사용하므로 고전 타이머를 모든 전환에 그대로 적용하지 않는다.
- 장애 뒤 재계산
가상 삼각형에서 S1이 루트이고 각 링크 비용이 19라면 S2의 직접 경로는 19다. S2–S1이 끊어지면 S3를 경유한 38의 경로가 후보가 되며 필요한 역할·상태 전환 후 전달이 재개된다.
03먼저 알아둘 용어와 구성요소
- Bridge Protocol Data Unit이다. 스위치가 루트와 경로·포트 상태 계산에 필요한 정보를 교환하는 제어 메시지다.
- 브리지를 식별하고 우선순위를 비교하는 값이다. 브리지 우선순위와 시스템 ID 확장, 등을 포함한다.
- 루트가 아닌 스위치에서 루트까지 가장 좋은 경로를 제공하는 포트다.
- 한 세그먼트에서 루트까지 가장 좋은 를 제공하여 전달을 담당하도록 선출된 포트다.
- 도메인에서 가장 우선하는 로 선출된 기준 브리지다.
- 고전 에서 사용자 프레임 전달과 MAC 학습을 하지 않는 상태다. 처리는 계속할 수 있다.
- 고전 에서 루프 없는 경로를 준비하며 를 처리하지만 사용자 프레임 전달과 MAC 학습은 하지 않는 상태다.
- 는 학습하지만 사용자 프레임을 전달하지 않는 준비 상태다.
- 사용자 프레임 전달과 MAC 학습을 수행하는 포트 상태다.
- 고전 에서 과 단계의 전환에 사용하는 타이머다.
- 로 받은 정보가 유효하다고 유지하는 시간의 한도를 나타내는 타이머다.
- 단말 연결용 포트가 전달 상태로 빠르게 진입하게 하는 Cisco 기능이다. 다른 스위치 연결에 무조건 적용하는 기능은 아니다.
- 단말 연결용 포트 등에서 예상하지 않은 수신 시 포트를 보호 조치하는 기능이다.
- 해당 포트 너머의 장비가 더 우선하는 루트가 되는 것을 제한하는 기능이다.
실습: Root ID·포트 Cost·VLAN별 차단 상태 판독
루트 스위치와 비루트 스위치 출력으로 Root Path Cost와 포트 상태를 구분한다.
실습 구성과 전제
- 한 화면은 1의 루트 장비, 다른 화면은 10·20을 따로 계산한 장비다. 단일 의 연속 실행으로 합치지 않는다.
- 기본적인 선출 원리를 출력으로 검증한다. 정상 연습망에서만 우선순위 변경을 시험한다.
루트 장비의 직접 증거 찾기
- Root ID와 의 주소가 같고 This bridge is the root가 명시된다. 이 장비에는 자신을 향한 가 필요하지 않다.
- Hello 2초·MaxAge 20초·ForwardDelay 15초는 서로 다른 타이머다. 현재 포트가 FWD라는 출력에서 항상 50초 걸렸다는 결론을 만들지 않는다.
textshow spanning-tree brief실습 장비의 Root ID··포트 상태 조회
원본 크기로 보기 ↗- Root ID와 Bridge ID 주소가 같고 This bridge is the root가 보인다.
- Fa1/0의 포트 cost는 19, 상태는 FWD이며 designated cost는 0이다.
확인 기준루트 선언 문구와 ID 일치를 함께 확인한다.
비루트의 누적 비용 계산
- 10은 Fa1/1, 20은 Fa1/0이다. 두 의 누적 Root Path Cost는 모두 38이다.
- 포트 cost 19는 해당 링크의 비용이며 root까지 누적 38과 다르다. 수신한 경로 비용 19에 로컬 링크 19를 더하면 38이 되는 구조로 읽는다.
원본 크기로 보기 ↗- VLAN 10 Root Port는 Fa1/1, VLAN 20은 Fa1/0이다.
- 두 VLAN의 Root Cost는 38이며 개별 포트 cost는 19다.
확인 기준별 Root ID와 를 따로 기록한다.
BLK를 장애와 구별하고 변경 효과 검증
- 10 Fa1/2와 20 Fa1/3은 BLK다. 물리적 여분 경로를 유지하며 데이터 전달 루프를 막는 상태다.
- 우선순위를 조정한다면 한 씩 변경하고 Root ID·포트 역할·실제 통신을 다시 확인한다. 전환을 모든 포트의 무조건 즉시 으로 이해하지 않는다.
textshow spanning-tree vlan 10 show spanning-tree vlan 20 ! 격리 실습에서만 선택적으로 변경 spanning-tree vlan 10 priority 4096조회 및 루트 선출 조건을 바꾸는 재구성 예시. 현재 루트보다 낮은지 비교해야 한다.
확인 기준BLK 존재 자체를 고장으로 처리하지 않는다. 모든 스위치가 동일 의 같은 Root ID를 인식하는지 확인한다.
실습에서 확인한 동작 원리
- Root Path Cost는 누적 값이고 포트 Cost는 한 링크의 값이다.
- 마다 독립된 트리이면 같은 물리 포트의 역할도 별로 다를 수 있다.
04예제로 따라가기
- 스위치 S가 같은 상위 스위치 U로 두 링크를 연결하고 두 링크의 Root ID·총 Root Path Cost·Sender 가 같다고 하자. 각 링크의 수신 포트 번호만 보고 선택하지 않는다. 10의 기본 Bridge Priority 32768은 확장 System ID를 합치면 표시상 32778이 된다. 같은 안에서 우선순위가 같은 두 BID는 뒤의 MAC 부분까지 비교해야 한다.
- U의 두 송신 Port ID가 128.1과 128.2이면 128.1이 더 우수하다. S의 로컬 포트 번호가 큰 쪽에 128.1이 연결되어 있어도 이 단계의 비교가 먼저 적용된다. 수신한 Root ID·총 비용·Sender BID·Sender Port ID까지 같을 때 로컬 Port ID가 최종 동률을 가를 수 있다. 이는 공유 세그먼트 같은 조건에서 의미가 있다.
- 선택한 링크는 가 되고 다른 중복 경로는 토폴로지에 따라 alternate 등으로 남는다. 비용이 크다는 이유만으로 장비 전체에서 무조건 가장 큰 비용의 포트 하나를 차단하는 알고리즘은 아니다.
05혼동하기 쉬운 점과 확인 기준
- 새 경로가 이 되어도 기존 MAC 항목이 예전 출구를 가리키면 트래픽이 잘못된 쪽으로 갈 수 있다. 수렴은 경로 역할뿐 아니라 오래된 전달 정보 처리와 연결된다.
- 는 토폴로지 변화 정보를 전달해 관련 동적 MAC 항목을 정리하도록 한다. 삭제 범위와 전파 방향에는 역할·포트 조건이 있으므로 모든 스위치의 모든 MAC이 항상 한 번에 삭제된다고 단순화하지 않는다.
- 링크 down을 직접 감지한 경우와 링크는 up인데 만 사라진 경우는 탐지 근거가 다르다. 후자는 정보 노화·타이머가 개입하므로 같은 수렴 시간으로 기대하지 않는다.
06상세 노트 · 실습 자료
헤더 구조, 설정 예시, 수치 계산과 수업 캡처는 아래 노트에서 이어집니다.
공식 문서 · 표준
기초 개념과 동작 설명을 대조한 자료입니다. 제품 버전과 실제 설정에 따른 차이는 본문 및 원문에서 확인하세요.