**스패닝 트리 프로토콜(STP)**은 중복 경로가 있는 네트워크에서 루프를 방지하도록 설계된 네트워크 프로토콜입니다. 루프는 브로드캐스트 폭풍, 프레임 중복 및 전체 네트워크 중단을 일으킬 수 있습니다. STP는 내결함성을 위한 중복성을 유지하면서 네트워크 장치 간의 단일 활성 경로를 보장합니다.
다음은 STP 작동 방식에 대한 단계별 설명입니다.
1. 주요 개념
BID(브리지 ID): 네트워크의 각 스위치에는 우선 순위 값(기본값: 32768)과 스위치의 MAC 주소가 결합된 고유한 BID가 있습니다. 가장 낮은 BID가 루트로 간주됩니다.
루트 브리지: STP는 네트워크의 중앙 참조 지점인 "루트 브리지" 역할을 할 단일 스위치를 선택합니다.
포트 역할:
루트 포트(RP): 비용 측면에서 루트 브리지에 가장 가까운 스위치의 포트입니다.
지정 포트(DP): 해당 세그먼트와의 프레임 전달을 담당하는 세그먼트의 포트입니다.
차단된 포트: 프레임을 전달하지 않는 포트로, 효과적으로 루프를 끊습니다.
2. STP 운영 단계
a) 루트 브리지 선거
모든 스위치는 루트 브리지에 대한 BID 및 경로 비용을 포함하는 **BPDU(Bridge Protocol Data Unit)**를 교환합니다.
BID가 가장 낮은 스위치가 루트 브리지가 됩니다.
b) 경로 선택
각 스위치는 경로 비용을 기준으로 루트 브리지까지의 최단 경로를 결정합니다. 경로 비용은 링크 속도를 기준으로 계산됩니다(예: 100Mbps의 경우 19, 1Gbps의 경우 4).
루트 브리지까지의 경로 비용이 가장 낮은 포트를 루트 포트로 표시합니다.
c) 지정 포트
각 네트워크 세그먼트에 대해 루트 브리지까지의 경로 비용이 가장 낮은 스위치는 해당 포트 중 하나를 지정 포트로 할당합니다.
비용이 동일할 경우 BID가 가장 낮은 스위치가 승리합니다.
d) 포트 차단
루트 포트나 지정 포트로 선택되지 않은 포트는 차단 상태로 설정되어 루프를 방지합니다.
3. 항구 주
STP의 포트는 다음 상태를 통해 전환됩니다.
차단: BPDU를 수신하지만 프레임을 전달하지 않습니다.
듣기: 데이터 전달을 준비하지만 아직 MAC 주소를 학습하지 않습니다.
학습: MAC 주소 학습을 시작하지만 데이터를 전달하지는 않습니다.
전달: 완전 작동; 프레임을 전달하고 MAC 주소를 학습합니다.
4. RSTP(신속 스패닝 트리 프로토콜)
RSTP(IEEE 802.1w)는 더 빠르게 수렴하는 STP의 향상된 버전입니다.
포트가 전달 상태로 전환되는 전환 시간을 줄입니다.
새로운 포트 역할(예: 대체 포트, 백업 포트)을 도입합니다.
STP의 장점
루프를 제거하여 안정적인 네트워크를 보장합니다.
중복성을 제공합니다. 하나의 경로가 실패하면 대체 경로가 활성화됩니다.
적절한 구성을 통해 대규모 네트워크에서 잘 확장됩니다.
예시 시나리오:
두 개의 스위치(A 및 B)가 여러 링크로 연결된 경우 STP는 중복 링크를 차단하고 하나의 활성 링크만 허용합니다. 활성 링크에 장애가 발생하면 차단된 링크가 전달 상태로 전환되어 연결을 유지합니다.