[네트워크] 스패닝 트리 프로토콜(Spanning Tree Protocol, STP)

스패닝 트리 프로토콜(Spanning Tree Protocol, STP)

**스패닝 트리 프로토콜(STP)**는 네트워크에서 **루프(Loop)**를 방지하기 위한 링크 레이어 프로토콜입니다. 이 프로토콜은 주로 스위치 네트워크에서 발생할 수 있는 브로드캐스트 스톰이나 중복 패킷 전달과 같은 문제를 해결하기 위해 사용됩니다. STP는 네트워크 상의 물리적인 루프가 생기더라도 논리적으로 루프를 차단하여 네트워크가 정상적으로 작동하도록 보장합니다.

주요 기능

1. 루트 브리지(Root Bridge) 선택: STP는 네트워크 상의 모든 브리지(스위치) 중에서 하나를 루트 브리지로 선택합니다. 루트 브리지는 모든 데이터 경로에서 기준점이 됩니다. 루트 브리지는 브리지 ID(Bridge ID)가 가장 낮은 스위치가 선택됩니다.
2. 최단 경로 설정: STP는 루트 브리지와 각 스위치 간의 최단 경로를 결정합니다. 이 경로를 통해 네트워크의 모든 스위치가 데이터를 주고받을 수 있습니다. 최단 경로는 **경로 비용(Path Cost)**을 기반으로 계산되며, 비용이 가장 낮은 경로가 선택됩니다.
3. 포트 상태 결정: STP는 네트워크 루프를 방지하기 위해 각 포트를 활성 상태(Forwarding) 또는 **차단 상태(Blocked)**로 설정합니다. 차단된 포트는 데이터 트래픽을 전달하지 않으며, 이로 인해 물리적 루프가 발생하지 않습니다.
4. BPDU(Bridge Protocol Data Unit) 사용: STP는 BPDU라는 데이터 패킷을 사용하여 네트워크의 상태를 주기적으로 교환하고, 루트 브리지 및 경로를 결정합니다.

STP의 포트 상태

• Blocking: 포트가 차단 상태에 있으며, 데이터 트래픽을 전달하지 않지만, BPDU 패킷은 수신할 수 있습니다.
• Listening: 포트가 차단 상태에서 벗어나, 네트워크의 정보를 수집하고 있는 상태입니다.
• Learning: 포트가 트래픽 전달은 하지 않지만, MAC 주소 테이블을 학습하는 상태입니다.
• Forwarding: 포트가 데이터를 전달할 수 있는 활성 상태입니다.
• Disabled: 포트가 사용되지 않으며, 어떤 트래픽도 전달하지 않습니다.

STP 동작 과정

1. 루트 브리지 선택: 각 스위치가 BPDU 패킷을 교환하여 루트 브리지를 선택합니다.
2. 최단 경로 설정: 루트 브리지에서 각 스위치로의 최단 경로를 계산합니다.
3. 포트 차단: 루프를 방지하기 위해 네트워크의 일부 포트가 차단 상태로 전환됩니다.

차단되는 포트

스패닝 트리 프로토콜에서 차단되는 포트는 네트워크 상에 물리적인 루프를 방지하기 위해 경로 비용이 가장 높은 경로에 있는 포트가 선택됩니다. 이 포트는 Blocking 상태로 전환되며, 데이터 패킷을 전달하지 않고 대기 상태로 남습니다.

• 차단 포트는 루트 브리지로 가는 최단 경로가 아니거나, 브리지 간 경로 비용이 높은 포트가 선택됩니다.

차단되는 포트를 찾는 방법:

1. 네트워크 다이어그램 상에서 각 스위치 간의 경로 비용을 계산합니다.
2. 루트 브리지와 연결되지 않은 경로 중에서 비용이 가장 높은 포트를 차단합니다.
3. 일반적으로 루트 브리지와의 경로가 아닌 백업 경로나 대체 경로에 있는 포트가 차단됩니다.

그림에서 차단되는 포트를 찾기 위해, 네트워크 내 모든 스위치가 루트 브리지와 어떻게 연결되어 있는지 확인하고, 루프가 생기지 않도록 경로 비용이 높은 경로의 포트를 차단하면 됩니다.

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이와 같은 STP의 동작 원리에 따라, 차단 포트를 설정하면 네트워크에서 루프를 방지하고 안정성을 보장할 수 있습니다.