🌐 IEEE 802.1d STP (Spanning Tree Protocol)

스위치 이중화 링크 필요성

• 내부 네트워크는 사용자 또는 서버와 직접 연결된 구조이므로, 링크 장애 시 서비스 중단 없이 데이터 전송이 가능해야 함
• 이중화 링크를 통해 장애 발생 시에도 다른 경로를 통해 네트워크 사용 가능
• 링크 장애가 발생해도 서비스가 지속될 수 있도록 가용성을 보장

MAC 플래핑(MAC Flapping)

• 스위치는 수신한 프레임의 출발지 MAC 주소를 해당 포트에 학습
• 동일한 MAC 주소가 여러 포트에서 번갈아 감지되면 MAC 플래핑 발생
• MAC 주소 테이블이 계속 갱신되어 트래픽 경로가 불안정

브리징 루프의 원인과 해결 방법

• 원인: 이중화 링크로 인해 브로드캐스트 트래픽이 루프를 형성
• 현상: 브로드캐스트 스톰, MAC 플래핑
• 해결 방법: 스위치의 특정 포트를 논리적으로 차단 (Blocking)

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IEEE 802.1d STP란?

• 브리징 루프를 방지하기 위해 IEEE에서 정의한 표준 프로토콜
• 스위치 간 BPDU 메시지를 통해 토폴로지 정보를 주고받음
• 루프가 감지되면 스위치 포트를 차단하여 루프를 제거

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BPDU (Bridge Protocol Data Unit)

• STP를 지원하는 스위치 사이에서 전송하는 제어 메시지
• 종류:
  • 설정 BPDU (Configuration BPDU)
  • TCN BPDU (Topology Change Notification)

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STP 포트 유형

포트 유형	설명
DP (Designated Port)	BPDU를 송신하는 포트
RP (Root Port)	루트 브리지 방향의 포트, Cost가 가장 낮음

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Cost

• STP는 경로의 우선순위를 Cost 값으로 판단
• 별도의 계산식 없이 포트 속도에 따라 정해짐

포트 속도	Cost 값
10 Mbps	100
100 Mbps	19
1 Gbps	4
10 Gbps	2

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브리지 아이디 & 포트 아이디

• 브리지 아이디 (Bridge ID): 64bit = 16bit 우선순위 + 48bit MAC 주소
  • 기본 우선순위: 32768
• 포트 아이디 (Port ID): 8bit 우선순위 + 8bit 포트 번호
  • 기본값: 128 + 포트 번호

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STP 작동 과정 (포트 차단)

1. 루트 브리지 선출

   • 브리지 아이디 우선순위가 가장 낮은 스위치가 루트 브리지
   • 동일한 경우, MAC 주소가 더 낮은 쪽 선택

2. 포트 역할 지정

   • 루트 브리지: 모든 포트가 DP
   • 다른 스위치: 루트 방향 포트는 RP

3. Blocking 포트 결정

   • 루트 브리지까지의 Cost가 높은 포트를 Blocking
   • Cost 동일 시, 브리지 아이디 비교
   • 브리지 아이디도 동일하면, 포트 아이디를 비교하여 높은 쪽 Blocking

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Blocking 상태란?

• 루프를 방지하기 위해 논리적으로 차단된 포트 상태
• 프레임 송수신 불가
• BPDU 수신만 가능, 송신은 불가능

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실습 정보

• .pkt 실습 파일: 21-1.IEEE 802.1d STP.pkt
• .pcap 실습 파일: 21-2.BPDU.pcap
• 콘솔 패스워드: ciscocon
• 관리자 패스워드: cisco

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