STP

 
  

@ STP 

  네트워크의 안정성을 위하여 스위치를 이중화 시킨 경우에, 스위치는 물리적으로 루프 구조를 가지는데
  물리적인 루프 구조에서 특정 포트를 차단하여, 루프를 방지 한다.( 설정을 하지 않아도 자동으로 동작함 )
  802.1d의 표준등록이다.

@ 스위치 상태등 상태
  

  - 그린(green) : 정상 
  - 황색(amber) : 충돌 발생 중이라서 학습 중임
  - 빨강(red) : 장애
  - 매우 빠른 속도로 깜빡임 : 루프발생 중.

@ STP 포트 종류 

 - Root Port(송수신) : 대장이 아닌 스위치가 대장 스위치에게 가기위한 제일 좋은 포트
  - Degignated Port(지정) : 대장이 아닌 스위치들에게 가기위한 모든 포트
  - Alternate Port(데체) : 루프를 막기 위해 막아 놓은 포트 ( 장애시 루트 포트로 바뀜 )
              * Degignated Port와 Root Port(Alternate Port)는 단일 세그먼트당 하나씩 있어야 함.

@ BPDU란?

   스위치가 루프를 막기 위해 2초마다 다른 스위치에게 만들어 보내는 정보

 1) Configueration BPDU (설정 BPDU) : 루트스위치가 만들어 일반스위치들에게 보내는 정보
                       루트스위치 ---전달---> 일반스위치(목적지) ---재전달---> 일반스위치(목적지)  
   * 필드 및 내용
     - Protocol ID : 항상 0 이다.
     - Version     : BPDU의 버젼 ( STP:0,  RSTP:2,  MST:3 )
     - Type         : BPDU종류  (  0x00 : 설정BPDU )
     - Flag          : 토폴로지 변화 표시 ( 0x01:TC, 0x80:TCA )
     - Root birdge ID : 루트스위치의 ID
     - Path cost   : 루트스위치까지의 경로값(비용)
     - Bridge ID   : 브리지 ID (이 BPDU를 만든 스위치의 아이디, Root birdge ID와  Bridge ID가 같으면 
                                        이 BPDU는 Configueration BPDU(설정)이다.
     - Port ID       : 포트 ID
     - Message age : 루트스위치가 현재 BPDU를 만들고 경과한 시간
     - Max age    : BPDU 정보를 저장하는 시간 (기본이 20초 : BPDU를 받기 위해서 대기(기다려주는) 하는 시간 ) 
     - Hello time BPDU 전송 주기 
     - Forward delay : listen(기본이 15초), learing(기본이 15초) 상태의 소요시간

 2) Topology Change Notification BPDU ( TCN BPDU ) : 일반스위치들이 루트스위치에게 만들어 보내는 정보
                  일반스위치 ---전달---> 일반스위치 ---재전달---> 루트스위치(목적지)

   * 필드 및 내용
     - Protocol ID : 항상 0 이다.
     - Version     :  BPDU의 버젼 ( STP:0,  RSTP:2,  MST:3 )
     - Type         :  BPDU 종류 ( 0x80 : TCN BPDU )

@ Bridge ID ( STP에서만 사용 : 루트스위치를 선출할 때 사용, 낮은수록 루트스위치로 선출 됨)
                    ex) RIP은 라우터ID를 모르지만 OSPF는 안다)
   
    - Bridge ID =  Priority(우선순위, 2바이트) + MAC adrees 로 구성 (6바이트)
                        ex) (32768 + VLAN number).MAc adrees
    - Priority = 0 ~ 65536  + VLAN number
                   0 ~ 65536 범위를 사용, 기본값은 32786, 4096 단위 사용(4096 단위로 바뀜, VLAN을 위해 남겨진 주소)
                   VLAN number의 범위는 1~4095까지이다.

          * 특정 스위치를 루트 브리지로 설정하기 위해서는 Bridge ID를 낮춰야 하는데 MAC adress는 변경 할 수 
             없기 떄문에 Priority를 낮춰야 한다. (설정방법 : switch(config)# spaning tree vlan 1 Priority 4096 )

@ Path cost ( 루트스위치 까지 가는 비용)
   대역폭     이전STP 값      새로운STP값
   10Mbps       100                   100
   45Mbps         22                    39
 100Mbps         10                    19
 155Mbps          6                     14
 622Mbps          2                      6
    1Gbps           1                      4
   10Gbps                                  2

@ Port ID 
     Port priority( 포트우선순위 ) + 포트번호 
  -  Priority : 0 ~255 범위를 사용(실제로는 0~240까지 사용), 기본 값은 128, 16단위 사용(16단위로 바뀜) 

@ Spanning tree port state (스위치가 전원이 켜지면서 포트의 상태를 순서 대로 나열)
    
  1) diable (사용안함) : 링크와 연결이 안된 상태 

  2) blocking (모든 송수신을 막은 상태, 단 BPDU는 수신 가능) : 다른 스위치로 부터 BPDU를 받기위해 대기(20초)
      - Max age --> 다른 스위치로 부터 BPDU를 받기 위해서 20초동안 대기 한다. 
                            (만약 2초 후에 BPDU를 받았어도 20초 동안 기다린다.)
  
  3) Listening (모든 송수신을 막은 상태, 단 BPDU는 수신 가능) : 포워딩 단계까지 가기위한 지연시간(15초)
       - Forward delay --> 모든 BPDU를 참조하며, 네트워크 루프 발생 여부 확인

  4) Learnig(모든 송수신을 막은 상태, 단 BPDU는 송수신 가능) : MAC 주소를 학습하기 위한 지연시간 (15초)
       - Forward delay  --> MAC 주소 학습

  5) Forwarding (모든 송수신 가능 : 프레임송수신, BPDU 송수신)  : 포트가 정해지며 정상 가동 중.

9. Spanning-tree 선출과정               Root 스위치 선출시 사용 값 순서       Alternate port 선출시 사용값 순서 
 1) ROOT 스위치 선출                              1) Bridge ID 비교                                    1) sender bridge ID 비교
 2) ROOT 포트 선출                                 2) Path Cost 비교                                   2) path cost 비교
 3) Designate 포트 선출                           3) Port ID 비교                                     3) port ID 비교 
 4) Alternate 포트 선출                             
 
10. Alternate port 위치 바꾸기