킹오브랜스위칭 공부기록#4

RSTP

STP의 단점인 컨버전스 시간을 획기적으로 단축시켜주는 프로토콜입니다.

STP의 컨버전스 시간이 30초(Listening, Learning) 또는 50초(Blocking,Listening,Learning)인 반면 RSTP는 거의 순간적으로 Forwarding 상태로 변경됩니다.

 

포트 역할을 결정하는 기준은 동일하지만 (Bridge-ID, Cost, Port-ID) 절차는 완전히 다릅니다. STP가 50초를 기다리는 이유는 바로 전송상태로 변경 시 프레임 루프가 발생할 수 있기 때문이죠. 

 

RSTP는 자신의 BPDU 정보가 우세하면 바로 자신이 지정포트임을 주장하는 "proposal BPDU"를 전송합니다.

그리고 이것을 수신한 상대 포트는 이에 동의하여 자신이 루트포트가 되겠다는 "agrrement BPDU"를 보내고 해당 포트를 전송상태로 바로 변경해버리죠.

 

SW4는 hub로 사용하기 위해 포트들에 duplex half를 적용해주고, no spanning-tree vlan 1을 적용.

 

비트번호	0	1	2	3	4	5	6	7
기능	TC	Proposal	포트 역할		learning	forwarding	agreement	TCA

** STP 설정 BPDU의 길이는 35byte이지만 RSTP BPDU는 마지막 version 1 길이 필드가 추가되어 36byte입니다

 

** RSTP 자체는 STP가 토폴로지 변화시 사용하는 TCN BPDU를 사용하지 않습니다. 

하지만, TCN BPDU를 수신했음을 알릴 때는 STP가 동작하는 스위치와의 호환성을 위해 TCA를 사용합니다.

 

** Segmet란 스위치에 의해서 분리되지 않은 구간을 뜻한다.

 

 

매 2초마다 RSTP가 활성화된 모든 포트로 BPDU를 전송함.

 

 

RSTP 포트 역할

1. 지정포트 (Deginated port) 

루트 스위치 방향으로 데이터 프레임이 전송되는 포트

 

2. 루트포트 (root port)

루트 스위치 방향으로 데이터 프레임이 전송되는 유일한 포트

 

3. 대체포트 (alternate port)

 

4. 백업포트 (backup port)

지정포트가 다운되면 그 역할을 이어받습니다. (이더채널이라 가정하면 후순위 포트가 백업포트로 결정됨)

즉, 동일한 세그먼트에 하나의 스위치에서 두 개 이상의 링크가 접속되어 있을 때 백업포트가 만들어집니다.

 

5. 비활성포트 (disabled port)

RSTP에서 역할이 없는 포트입니다. 예를 들어 셧다운된 포트 등이 여기에 해당됩니다.

 

 

 

RSTP는 포트의 상태를 폐기(discarding), learning, forwarding 상태로 구분합니다. RSTP의 폐기(discarding)상태는 STP의 차단(blocking) 상태와 동일합니다. 즉, 데이터 프레임과 BPDU를 전송하지 않습니다. 하지만 BPDU는 수신합니다.

 

 

 

 

RSTP 링크 종류

point to point link	full duplex로 동작하는 포트
shared link	half duplex로 동작하는 포트
edge	PC, server와 같이 stp가 동작하지 않는 종단 장치와 연결된 포트 Portfast를 설정해야만 edge 링크로 동작함.
peer	STP와 같이 RSTP가 아닌 프로토콜로 동작하는 스위치와 연결된 포트

shared link도 link-type 명령어를 사용해 point-to-point로 변경할 수 있다.

 

 

 

 

 

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MSTP

Mutilple Spanning Tree Protocol

복수개의 VLAN을 묶어서 그룹별로 스패닝트리를 동작시키는 프로토콜입니다.

VLAN들을 instance라고 하는 그룹으로 묶고, instance당 하나의 STP를 동작시킵니다.

MSTP에는 2가지 종류의 스패닝 트리가 사용됩니다.

 

1. CIST (Common and Internal Spanning Tree)

- 전체 스위치 루프없이 연결시키기 위해 사용

- 전체 네트워크에서 하나의 CIST 루트 스위치를 선택하고, 각 영역별로 CIST 영역루트 스위치를 하나씩 선택합니다.

- 결과적으로 CIST 루트 스위치는 전체 스위치 네트워크에서 하나만 존재합니다.

 

2. MSTI (Multiple Spanning Tree Instance)

- 각 영역내에서 인스턴스별로 동작 

- 각 영역 내 MST 인스턴스별로 하나의 루트 스위치를 선택합니다.

- MSTI 루트 스위치는 각 영역별로 인스턴스 수만큼 존재합니다.

 

 

MSTP의 BID Field

 

Test_LAB

SW1 

SW1(config)#spanning-tree mode ?
  mst         Multiple spanning tree mode
  pvst        Per-Vlan spanning tree mode
  rapid-pvst  Per-Vlan rapid spanning tree mode

SW1(config)#spanning-tree mode mst
SW1(config)#spanning-tree mst ?
  WORD           MST instance range, example: 0-3,5,7-9
  configuration  Enter MST configuration submode
  forward-time   Set the forward delay for the spanning tree
  hello-time     Set the hello interval for the spanning tree
  max-age        Set the max age interval for the spanning tree
  max-hops       Set the max hops value for the spanning tree

SW1(config)#spanning-tree mst configuration
SW1(config-mst)#name A    
SW1(config-mst)#instance 1 vlan 101-102
SW1(config-mst)#instance 2 vlan 201-202
SW1(config-mst)#revision 1     

(설정번호 부여 =영역이름, 인스턴스 매핑 및 설정 번호가 동일하면 하나의 MST 영역으로 동작한다.)
SW1(config-mst)#exit

 

 

 

 

MSTP BPDU

MSTP는 하나의 BPDU를 사용하여 CIST 및 MSTI 스패닝트리를 계산하기 때문에, 두가지 스패닝 트리에 대한 정보를 모두 포함하고 있습니다. 버전값이 3이고 타입 필드값이 0000 0010이면 MSTP BPDU임을 나타냅니다. 즉, MSTP가 동작하는 스위치끼리 송수신되는 BPDU임을 표시합니다.

 

CIST 플래그는 RSTP와 동일한 값을 가집니다.

RSTP, MSTP 자체는 TCN BPDU와 TCA 비트를 사용하지 않으나, STP가 동작하는 스위치와의 호환성을 위해서 TCA(TCN BPDU를 수신했음을 알릴 때 사용)를 사용합니다. 

 

MSTP 경로값

 

 

MSTP 동작 방식

 

CIST 스패닝트리

전체 스위치 네트워크를 루프없이 하나로 연결

주 용도는 MSTP 각 영역, STP 및 RSTP 스위치를 망라하여 전체 스위치 네트워크의 통신 경로를 설정하는 것

 

MSTI 스패닝트리

각 영역 내부에서 인스턴스별로 동작

영역 내부에서의 인스턴스별 통신 경로를 설정하는 것.

 

** 두 종류의 스패닝 트리가 별개의 BPDU를 사용하지 않고 MSTP BPDU를 사용하여 각각의 활성 토폴로지를 계산한다.

** 영역 경계의 스위치는 MSTI 정보는 수신하지 않습니다. 영역간의 MSTI 정보가 서로 다르기 떄문입니다.

** BPDU는 루트 스위치에서만 전송하고, SW1이 CIST 루트, CIST 영역루트 및 MSTI 1,2에 대한 루트 스위치이므로 SW1이 수신하는 BPDU는 없다.

** MSTI 루트 스위치도 BPDU를 전송한다.

 

 

 

순수 MSTP 네트워크 설정 과정

전체 스위치를 하나의 MSTP 영역으로 동작시키는 경우 조정이 쉽다.

 

[모든 포트는 트렁크]

[ R1-SW1 e0/0 구간만 액세스, portfast]

 

SW1

interface Ethernet0/0
 switchport mode access
 duplex auto
 spanning-tree portfast

!
interface Ethernet0/1
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport mode trunk
 duplex auto
!
interface Ethernet0/2
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport mode trunk
 duplex auto
!
interface Ethernet0/3
 shutdown
 duplex auto

spanning-tree mode mst
spanning-tree mst configuration
 name A
 revision 1
 instance 1 vlan 1-500
 instance 2 vlan 501-1000
spanning-tree mst 1-2 priority 4096

 

 

SW2

spanning-tree mode mst
spanning-tree extend system-id
!
spanning-tree mst configuration
 name A
 revision 1
 instance 1 vlan 1-500
 instance 2 vlan 501-1000
!
spanning-tree mst 1 priority 4096

 

 

 

SW3

spanning-tree mode mst
spanning-tree extend system-id
!
spanning-tree mst configuration
 name A
 revision 1
 instance 1 vlan 1-500
 instance 2 vlan 501-1000
!
spanning-tree mst 2 priority 4096

 

 

 

SW4

spanning-tree mode mst
spanning-tree extend system-id
!
spanning-tree mst configuration
 name A
 revision 1
 instance 1 vlan 1-500
 instance 2 vlan 501-1000

 

인스턴스별 트래픽 분산 확인

 

 

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경로값 조정하기

위와 다르게 경로값을 조정하여 반대로 부하를 분산 시켜 보기. 즉, SW4의 인스턴스1은 SW3으로, 인스턴스2는 SW2로 스위칭.

 

default cost값은 4000000

 

SW4

SW4(config)#int e 0/0
SW4(config-if)#spanning-tree mst 1 cost 200001
SW4(config-if)#spanning-tree mst 2 cost 199999

 

 

 

복수 영역 MSTP 네트워크

 

MSTP 우선순위 조정하기

SW1(config)#spanning-tree mst 0 priority 0
SW1(config)#spanning-tree mst 1 priority 0

 

SW2(config)#spanning-tree mst 2 priority 0

 

SW3(config)#spanning-tree mst 0 priority 4096
SW3(config)#spanning-tree mst 1 priority 0

 

SW4(config)#spanning-tree mst 2 priority 0

 

SW4가 외부 영역과 연결되고, e0/0 포트가 CIST 대체포트여서 차단상태에 있습니다.

따라서, 모든 MSTI도 외부와 연결될때는 CIST 포트상태를 따르므로 대체포트로 동작하고, 차단상태가 됩니다.

 

결과적으로 두 영역간의 통신은 부하분산 되지 않고, SW1, SW3 간의 링크를 통해서만 이루어집니다.

 

 

 

이종 스패닝 트리 네트워크