RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)
STP는 장애시 대체 경로가 동작하는 시간이 최대 50초까지 소요된다. (Max Age 20초, 청취(Listening) 상태 15초, 학습(Learning) 상태 15초)
그래서 IEEE 802.1W에서 첫 표준화가 되었으며, 절차에 따라 IEEE 802.1D-2004 Standard에서 STP를 보완한 RSTP(Rapid STP)를 발표했다.
RSTP는 STP의 단점인 커버전스 시간(Convergence Time)을 획기적으로 단축시켰다.
SPT의 Convergence Time이 30초에서 최대 50초까지 소요가 된다면 RSTP는 Topology가 변화되었을 때 즉시 반영된다.
RSTP에서 Root Port, Desginated Port, Alternative Port의 선출 기준은 STP와 동일하나, 절차는 완전히 다르다.
RSTP는 자신의 BPDU 정보가 우세하면 바로 자신이 Desginated Port라고 주장하는 Proposal(제안) BPDU를 전달하게 된다.
Proposal BPDU를 수신한 상대 Port는 자신이 Root Port가 되겠다는 Agreement(동의) BPDU를 보내면서 해당 Port를 Desginated Port로 변경하고, 두 포트 모두를 전송 상태로 변경한다.
STP에서는 이 과정이 30, 50초가 들지만 RSTP는 거의 순간적으로 전송 상태로 변경이 된다.
RSTP는 STP와 Port의 역할이 동일하나 Backup Port가 추가된다.
- Backup Port : Desginated Port가 Down되면 그 역할을 이어받으며, Root Switch에서 BPDU를 보낼 때 두 포트 중 후순위의 포트가 Backup Port로 결정된다.
즉, 동일한 Segment 내의 하나의 Switch에서 2개 이상의 Link가 접속되어 있을 때(위의 Topology처럼 SW3에 Hub가 접속되어 있을 때) Backup Port가 생성되며, Data Frame을 송수신하지않고 차단(Blocking) 상태로 있는다.
- 참고 Topology
- Reference
- Cisco ROUTER - 라우터 기본 설정, 확인
- Reference
- Cisco SWITCH - 스위치 기본 설정, 확인
RSTP Port Status
RSTP는 Port의 상태를 '폐기(Blocking), 학습(Learning), 전송(Forwarding)' 상태로 구분한다.
- 1. 폐기(Blocking) : STP의 차단(Blocking)과 동일하며, Data Frame을 송수신하지 않고 차단하며 BPDU만 수신한다.
- 2. 학습(Learning) : STP의 학습(Learning)과 동일하며, Mac Address Table을 채우기 시작하며, DP일 경우 BPDU 전송을 한다. STP와는 다르게 Forward Delay 타이머가 매우, 매우 짧다.
- 3. 전송(Forwarding) : STP의 전송(Forwarding)과 동일하며, Data Frame을 정상적으로 송수신하기 시작한다.
spanning-tree mode rapid-pvst 명령어로 Switch의 STP모드를 Rapid-STP로 변경할 수 있다.
SW1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
SW2(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
변경 후 show spanning-tree vlan 1 명령어로 확인한 결과 Spanning tree enabled protocol rstp로 IEEE가 아닌 RSTP가 동작하는 것을 확인할 수 있다.
※ SW3은 Spanning tree enabled protocol ieee로 일반 STP가 동작한다.
SW1#show spanning-tree vlan 1
VLAN0001
Spanning tree enabled protocol rstp
Root ID Priority 32769
Address aabb.cc00.0100
This bridge is the root
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address aabb.cc00.0100
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300 sec
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et1/1 Desg FWD 100 128.6 Shr
Et3/1 Desg FWD 100 128.14 Shr
Et3/3 Desg FWD 100 128.16 Shr
SW2#show spanning-tree vlan 1
VLAN0001
Spanning tree enabled protocol rstp
Root ID Priority 32769
Address aabb.cc00.0100
Cost 100
Port 14 (Ethernet3/1)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address aabb.cc00.0200
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300 sec
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et1/2 Desg FWD 100 128.7 Shr
Et3/1 Root FWD 100 128.14 Shr
Et3/2 Desg FWD 100 128.15 Shr
SW3#show spanning-tree vlan 1
VLAN0001
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 32769
Address aabb.cc00.0100
Cost 100
Port 16 (Ethernet3/3)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address aabb.cc00.0300
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300 sec
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Et3/2 Altn BLK 100 128.15 Shr
Et3/3 Root LRN 100 128.16 Shr
Et5/1 Desg LRN 100 128.22 Shr
Et5/2 Back BLK 100 128.23 ShrRSTP Link 종류
RSTP의 링크 종류는 Port의 Duplex Mode에 따라 구분한다.
- 1. Point to Point Link : Full duplex로 동작하는 Port
- 2. Shared Link : Half Duplex로 동작하는 Port
상대의 장비 설정과 종류에 따라서 '링크, 에지(edge), 피어(peer)'로 나누게 된다.
Link : RSTP로 동작하는 상대 Switch 장비가 연결된 Port
Edge : STP or RSTP로 동작하지 않는 PC, Server과 같은 종단 장치와 연결된 Port
Peer : RSTP로 동작하지 않는 다른 Protocol을 사용하는 Switch와 연결된 Port
Point to Point Edge : Full Duplex로 동작하지만 STP가 동작하지 않는 종단 장치와 연결된 Port를 말한다. Catalyst Switch에서는 portfast를 설정해야만 Edge로 동작한다.
Point to Point Link : RSTP로 동작하는 상대 Switch 장비가 연결된 Port를 말한다.
Point to Point peer : RSTP로 동작하지 않는 다른 Protocol을 사용하는 Switch와 연결된 Port를 말한다.
RSTP의 DP는 Edge or Point to Point Link에서만 즉시 전송 상태로 변경되며, 다른 RSTP가 Half Duplex로 연결되어 있는 경우에는 DP로 변경되기까지 Forward Delay 타이머가 각각 청취 Listening 15초, 학습 Learning 15초 = 30초가 소요된다.
MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol)
SPT와 RSTP는 기본적으로 PVST(Per-VLAN Spanning Tree)로 동작한다. 만약 100개 이상의 VLAN이 설정된 Switch Network에서는 2초마다 100개 이상의 BPDU가 전송이 되어 Switch에 많은 부하가 일어난다. 이를 해결하기 위해서 여러 VLAN을 묶어서 그룹별로 Spanning Tree를 동작시키는 것이 MSTP며 현재는 802.1Q에 통합되어 있다.
MSTP는 여러 VLAN을 묶어서 그룹별로 Spanning Tree를 동작시키면서 Network의 부하를 줄이는 동시에 관리를 용이하게 해준다.
이를 위해서 Instance라고 하는 Group으로 묶고, 그 Instance당 1개씩의 Spanning Tree를 동작시킨다.
Spanning-tree Mode를 MST(Multiple Spanning Tree)로 지정하고 이름을 지정 후 여러 VLAN들을 하나의 Instance로 묶은 다음 설정 번호를 부여한다.
SW1(config)#spanning-tree mode mst
SW1(config)#spanning-tree mst configuration
SW1(config-mst)#name MSTP
SW1(config-mst)#instance 1 vlan 10-19
SW1(config-mst)#instance 2 vlan 20-29
SW1(config-mst)#revision 1
SW1(config-mst)#exit설정 후 show spanning-tree mst configuration으로 확인해보면 instance에 매핑된 VLAN들을 확인할 수 있다.
SW1#show spanning-tree mst configuration
Name [MSTP]
Revision 1 Instances configured 3
Instance Vlans mapped
-------- ---------------------------------------------------------------------
0 1-9,30-4094
1 10-19
2 20-29
-------------------------------------------------------------------------------