[Theory] Spanning Tree Protocol (STP)

안녕하세요

Spanning Tree Protocol 에 대해 알아보겠습니다!

 

 

 

-  배경

 : 2계층 장비인 스위치(Switch)나 브리지(Bridge)는 2개 이상의 경로가 만들어지면, 루핑(Looping) 현상이 발생한다. 루핑 현상은 프로세스가 무한으로 반복하는 것으로 프로세스가 종료되지 못하고 장비가 과부하된다.

 

 3계층 장비에는 TTL(Time to Live, 생존 시간) 개념이 존재하기에 루핑 현상이 발생하여도 일정 시간이 지나면, 제거되기 때문에 무한 루프가 없지만, 2계층의 장비에는 TTL이 존재하지 않는다.

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스위치 통신에서 루핑의 발생은 다음 그림과 같다.

출처 : https://blog.naver.com/taeheon714/222306249177

 

 서버에서 통신을 시도하면 스위치에서는 목적지에 대한 주소 정보가 없을 경우, 브로드캐스트 통신을 시도한다.

 

루핑 과정)

1. Swich B -> Switch A

: Broadcast (브로드캐스트)

2. Swich A -> Switch B : Broadcast (브로드캐스트)

3. Swich B -> Switch A : Broadcast (브로드캐스트)

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무한반복

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네트워크에서 이러한 루핑 현상이 발생할 경우, 이더넷의 특성상 네트워크가 유휴(idle) 상태일 때, 프레임 전송이 가능한데 루핑 현상으로 회선을 계속 점유하면서 다른 전송이 불가능하게 만들기 때문에 치명적이다.

 

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- 어떻게 해결할까?

2계층 장비에서 루핑 현상을 방지하기 위한 프로토콜로 STP(Spanning Tree Protocol)이 존재한다.

 

Span은 "지점, 두 물체 사이의 거리, 관계"의 의미를 가지고 있다.

 

Tree 구조는 하나의 부모에 여러 개의 자식을 가지는 형태로 단일 구조 형태로 이루어진 구조를 말한다.

 

즉, STP는 양 지점(스위치)의 연결을 Tree 형태로 만들어주는 프로토콜을 말한다. STP는 스위치나 브리지가 두 개 이상의 경로가 연결되어 루프 구조가 되면, 하나를 자동으로 차단하여 루프 구조가 되지 않도록 만들고, 연결 중인 경로에 문재가 생기면 차단했던 경로를 풀어서 데이터를 전송한다.

 

STP는 논리적으로 차단하는 것이지 물리적으로 선을 끊어서 차단하는 것이 아니다. 따라서 루핑 현상을 확실하게 막기 위해서는 루프 구조 자체를 만들지 않는 것이 좋다. STP가 있다고 루프 구조를 막 만들어서 사용하는 것이 괜찮은 것이 아니다.

 

 

 

2계층 장비를 학습하며

만약 브로드캐스트 메세지를 스위치끼리 주고 받으면 어떻게 될까에 대한 고민이 있으셨을텐데요.

Spanning Tree protocol을 통해 Looping을 방지한다는 사실을 잘 기억 해야 겠네요!