STP(Spanning Tree Protocol)

STP란?

1. 단일 경로 L2 네트워크와 그 문제점

스위치는 Flooding Frame을 받으면 다시 Flooding 해야 함

 

스위치는 MAC Table을 기반으로 프레임을 전달하며, MAC Table이 만들어지는 순서는 다음과 같음 (PC0→PC3에게 프레임을 전달한다는 가정하에 설명)

 1 단계 : MAC Table 초기화 상태 스위치가 부팅을 마치고 동작 모드로 들어가는 상태 이때 스위치의 MAC Table에는 어떠한 내용도 없음

 2 단계 : Flooding PC0이 PC3에게 프레임을 전달하기 위해서 해당 프레임을 스위치에게 전달함, 이때 스위치는 PC0의 MAC 주소를 알 수 있고, fa0/1 포트에 연결되어 있다는 사실을 인지함, 그런데 스위치는 PC3이 어디에 연결되어 있는지 알지 못하기 때문에 해당 프레임을 복사하여 프레임이 올라온 fa0/1 포트를 제외한 다른 모든 포트에 프레임을 보내게 됨, 이러한 현상을 플러딩(Flooding)이라고 함

그림 2와 같은 토폴로지로 스위치 기반의 네트워크가 구성되면 하나의 경로가 끊어졌을 경우 대체 경로가 없다는 단점을 가짐

이중화 네트워크는 더 많은 가동시간을 허용함

하나의 회선에 문제가 생기면 다른 하나의 회선으로 통신을 보장하고, 문제가 되는 회선에 대한 장애처리를 하면 됨

LAN 구간은 End-Device가 연결되는 구간으로써 네트워크 신뢰도에 직접적인 영향을 주는 구간이기 때문에 예측할 수 있는 장애를 허용하도록 설계 되어야 함

 

2. 이중화 경로 L2 네트워크와 그 문제점

Broadcast Strom

 Broadcast와 Multicast 트래픽은 L2 스위치에 의해 Broadcast로 간주

 Broadcast와 Multicast 프레임은 수신한 포트를 제외한 모든 포트로 Flooding

 스위치는 상황을 계속 적으로 반복하고 이러한 것을 Broadcast Storm이라고 함

 Broadcast Storm은 스위치 중 하나의 연결이 끊어질 때까지 계속 됨

 Broadcast Storm은 시간과 네트워크 자원을 사용하기 때문에 트래픽 흐름에 영향을 끼치며, 최악의 경우에는 네트워크가 다운 되거나 극도로 느려지는 현상 발생

 

Multiple Frame Transmission and Receive

 Broadcast Storm이 발생하면 PC들은 똑같은 Frame을 계속적으로 수신하게 되는 문제점이 발생

 위와 같은 문제점은 네트워크 장비 및 PC의 자원을 소모한다는 단점 및 트래픽의 영향으로 네트워크가 느려지거나 다운되는 현상이 발생하는 원인이 됨

Broadcast Strom과 Multiple Frame Transmission and Receive 문제점은 네트워크 이중화에 큰 걸림돌

 

3. Spanning Tree Protocol을 사용한 문제점 해결

STP가 동작하는 포트로는 Frame을 전송하지 않음

 예) PC6→PC4로 Frame을 전송할 경우, Swtich4에서 Switch2로 Frame이 가는 것이 아닌 우회하는 경로 선택

만약 회선에 문제가 생겨 STP가 동작하는 포트로 Frame을 전송해야 하는 상황이 생기면 자동으로 포트 상태 변경