STP

스위치의 스패닝 트리 프로토콜(STP, Spanning Tree Protocol)은 L2(데이터링크 계층)에서 발생할 수 있는 루프(loop)현상을 방지하기 위해 사용하는 핵심 프로토콜이야. 아래에 STP의 개념부터 작동 원리, 포트 상태에 관해 정리 하겠습니다.

스패닝 트리 프로토콜(STP)이란?

스패닝 트리는 L2 스위치 환경에서 발생할 수 있는 브로드캐스트 루프를 방지하기 위한 프로토콜이며, IEEE802.1D표준이다.

왜 필요한가?

• 스위치는 MAC 주소 기반으로 프레임을 전달하는데 루프가 생기면 같은 플임이 무한 반복되면서 브로드캐스트 스톰, MAC테이블 불안정, 전체 네트워크 다운과 같은 문제가 생겨.
• STP 는 이 문제를 해결하기 위해 링크 중 일부를 차단(Block) 시켜 트리 형태로 네트워크를 구성함.

작동 방식 (기본 흐름)

1. 루트 브리지(Root Bridge)선정
2. 각 스위치가 자신에서 루트 브리지까지의 최단 경로 계산
3. 루프가 생길 수 있는 링크를 비활성화(Block 상태) 함
4. 장애가 발생하면 자동으로 차단된 포트를 활성화하여 루프 없는 대체 경로 제공

주요 용어 정리

 

용어	설명
Root Bridge	네트워크 트리의 중심이 되는 스위치. Bridge ID가 가장 낮은 스위치가 선택됨
Bridge ID	32768(기본 우선순위) + MAC 주소로 구성됨
Root Port	루트 브리지까지 가장 짧은 경로의 포트(비루트 스위치에 존재)
Designated Port	각 네트워크 세그먼트에서 루트로 가는 최단경로를 가진 포트
Block Port	루프를 방지하기 위해 데이터 정송이 차단된 포트

포트 상태 변화(STP 상태 전이)

상태	설명
Blocking	루프 방지를 위해 일시적으로 차단된 상태(데이터 전송 X)
Listening	BPDUs*를 수신하여 네트워크 토폴로지 파악 중
Learning	MAC 주소 학습만 수행, 데이터 전송은 아직 X
Forwarding	프레임 전송 가능 상태 (정상 작동 중)
Disabled	관리자에 의해 비활성화된 포트 상태

*BPDU : Bridge Protocol Data Unit. STP 에서 스위치들끼리 정보를 교환할 때 쓰는 프레임

정리 요약

• STP 는 스위치 루프 방지 프로토콜
• 루트 브리지 → 루트 포트/디지근이티드 포트 → 나머지는 블로킹
• 포트는 Blocking →  Listening →  Learning →  Forwarding
• 장애 복구 시 자동으로 트리 구조를 재조정