Spanning-Tree (IEEE 802.1D) - Root Bridge, RP, DP, BP 선출

● Spanning-Tree (IEEE 802.1D) Root Bridge 

 

스위치와 스위치를 연결하면 STP는 자동으로 계산하여 Root Bridge를 선출하고 스위치 포트는 계산에 의해서 RP, DP, BLK 포트로 선출이 됩니다. 

 

Spanning-Tree topology를 구성하기 위해서 제일 먼저 스위치는 Root Bridge를 선출해야 합니다. STP가 스위치에서 처음 동작하면 스스로를 Root Bridge라고 판단하고 자신의 BPDU (Configuration BPDU)에 자산의SYSTEM MAC 주소를 담아 이웃한 스위치에 전달 합니다. 

 

수신한 Configuration BPDU의 Root Priority 1) 값과 자기 자신의 BPDU의 Priority 값을 비교하며 우선순위가 낮을 경우 수신한 BPDU는 무시하고 높으면 수신한 BPDU 정보를 이용하여 자신의 Root Bridge 정보와Root Path Cost를 갱신 합니다. 만약 Priority 값이 동일할 경우 Root Bridge System ID를 비교하여 낮은 BPDU가 Root Bridge로 선출 됩니다. 해당 과정은 모든 스위치에서 Root Bridge를 선출 할 때 까지 반복 됩니다.  2)

 

  ○ Spanning-Tree (IEEE 802.1D) Root Bridge 선출 과정

그림1. 스패닝 트리 토폴로지

1. SW1이 가장 낮은 SYSTEM MAC주소를 가지고 있어 Root Bridge로 선출되었고, 모든 인터페이스는 Designated Port 상태가 되고 모든 인터페이스로 BPDU를 전송 합니다.
2. 수신한 BPDU의 Root Path Cost값에 RP의 Port Cost값을 더하고 DP를 통해 다른 스위치로 BPDU를 전송 합니다. 
3. Non-Root Bridge에서 RP, DP, BLK를 선출 합니다. (선출 기준은 아래 참조)
4. STP (802.1D)에서는 1개의 Spanning-Tree만 동작하기 때문에 모든 VLAN의 Root Bridge는 SW1 입니다.

 

  ○ Spanning-Tree (IEEE 802.1D) Root Port 선출 과정

 

Root Bridge 선출 이후 Non-Root Bridge에서 RP(Root Port)를 결정해야 하며, RP는 아래의 과정을 통해 선출 됩니다.

순서	내용
1	Root Bridge 까지의 거리가 가장 짧은 인터페이스 선호 (≒가장 낮은 COST PATH)
2	SYSTEM Priority가 낮은 스위치와 연결된 인터페이스 선호
3	SYSTEM MAC 주소가 낮은 스위치와 연결된 인터페이스 선호
4	동일한 스위치에 여러개의 링크로 연결되어 있을 경우 Port Priority가 낮은 포트 선호
5	동일한 스위치에 여러개의 링크로 연결되어 있고 Port Priority가 동일할 경우 Port 번호가 낮은 포트 선호

BPDU 프레임에는 Root Path Cost값이 포함되어 있고, 해당 값은 전송하는 스위치를 기준으로 Root Bridge까지 도달하기 까지 소요되는 값의 누적치 이며, BPDU 전송 시 BPDU를 전송하는 인터페이스의 Cost값은 포함되지 않습니다.

 

BPDU를 수신한 스위치에서 total path cost값에 자신의 port cost값을 더하여 root bridge까지 도달하는 값이 가장 적은 포트가 RP(Root Port) 가 됩니다. 

 

그림1. 스패닝 트리 토폴로지 참조

1. SW3 Gi1/0/1를 통해 Total path cost가 0으로 설정 된 BPDU를 수신 (RP 선출)

2. SW3 Gi1/0/2를 통해 Total path cost가 4으로 설정 된 BPDU를 수신 (폐기)

3. SW5 Gi1/0/3를 통해 Total path cost가 4으로 설정 된 BPDU를 수신 (RP 선출)

4. SW5 Gi1/0/4를 통해 Total path cost가 8으로 설정 된 BPDU를 수신 (폐기)

5. SW5 Gi1/0/5를 통해 Total path cost가 8으로 설정 된 BPDU를 수신 (폐기)

 

  ○ Spanning-Tree (IEEE 802.1D) Block Port 선출 과정

 

Loop 방지를 위해 Non-Root Bridge에서 Blocking Port를 선출히야 하며, 아래의 과정을 통해 선출 됩니다. 

순서	내용
1	해당 인터페이스가 DP 또는 RP가 아님
2	Root Bridge로 향하는 Path Cost가 높은 스위치에서 Block Port 선출
3	Priority를 비교하여 높은 스위치에서 Block Port 선출
4	SYSTEM MAC을 비교하여 높은 스위치에서 Block Port 선출
5	동일 장비에 여러개의 링크로 연결되어 있다면 높은 포트 번호가 Block Port로 선출

※ SW2 Gi1/0/3 ↔ SW2 Gi1/0/2 사이 Loop 방지를 위해 Block Port가 SW3에서 선출 되었고 과정은 아래와 같습니다.

• Blocking으로 선출 될 포트는 DP / RP가 아닙니다.
• SW2 & SW3에서 Root Bridge (SW1)로 향하는 Path Cost는 4로 동일 합니다.
• SW2와 SW3의 System Priority는 32,768 (기본값)으로 동일 합니다.
• SW2와 SW3의 System MAC 주소를 비교하여 주소 값이 높은 SW3에서 Block Port가 선출 되었습니다.

 

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1) Priority / Path Cost 정보는 BPDU에서 Root Identifier field에 포함되어 있습니다.

2) Layer 2 계층에서는 값이 낮을 수록 우선순위가 높습니다.