RSTP Rapid Spanning Tree Protocol

기존의 STP 의 가장 큰 단점은 low convergence 낮은 응집력?입니다. 스위치가 loop를 감지하기 위해 Block 상태에서 Forward 상태로 전환되기 위해서 30~50초의 시간이 소모되기 때문입니다. 반면에 RSTP 의 경우 1초내로 Forward 상태로 바뀔수 있습니다. 

 

RSTP 에는 alternative 와 back up 이라는 STP 에는 없는 새로운 포트가 존재합니다. 이 포트들은 수동적으로 네트워크 응집을 기다리기 보다는 최대한 빠르게 포워딩 상태로 바뀔수 있게 해줍니다.  

 

 

RSTP 의 5가지 포트에 대해 소개하겠습니다. 

 

Root port –  루트 브릿지에 가장 빨리 도착할수 있는 포워딩 포트.
Designated port –  루트 브릿지에서 가장 가까운 포트.
Alternate port – DP 경로가 끊어지게 될때 루트브릿지로 가는 최적의 대안.
Backup port –또다른 브릿지 포트로 연결된 백업, 여분의 경로. 백업 포트는 오직 하나의 스위치가 2개의 링크만 가지고 있을때 가능하다. 

Disabled port – 엄격하게 따지면 STP가 아닌 포트. 네트워크 관리작 임의적으러 비활성화 시킨다. 

 

위 토콜로지에서 각 DP, RP, AP, BP 를 찾아보겠습니다. 

각 스위치들의 bridge priority 는 같다고 가정할때 가장 낮은 MAC address 를 가지고 있는 스위치가 Root Bridge 가 됩니다. switch 1의 맥 주소 00:00:00:00:00:01 로 가장 낮기에 Root Bridge 가 되었습니다.  그리고 루트 브릿지에서 가장 가까운 포트들이 Designated port 가 됩니다. 

 

 

 

DP가 정해지고 Root Port 를 정할 차례입니다. RP 란 루트 브릿지에 가장 빨리 도착할수 있는 포워딩 포트이니깐 2개의 DP에 인접합 포트들이 RP 가 됩니다. 

 

 

 

남은 두 스위치들은 BPDU를 교환해 맥주소 값이 낮은 switch2 에서 가장 가까운 포트가 DP 가 되고 인접한 포트가 Alternative Port 가 됩니다.

 

 

여기서 잠깐 BPDU (Brigde Protocol Data Unit) 에 대해 알아 보겠습니다. 이는 각 스위치들이 STP 정보를 주고 받기 위해 사용되는 프레임입니다. 

 

이 프레임 안에는

 

Protocol ID 항상 0

Version : BPDU의 버전 STP = 0, RSTP = 2, MST = 3

Type : BPDU 의 종류 

Flag : topology 변화 표시

Root bridge ID  

Path cost 

Bridge ID

Port ID

...

...

 

등이 포함 되어 있습니다. 이 프레임을 통해 누가 루트 브릿지가 되고 어떤 포트가 DP, RP 가 될지를 정하게 됩니다. 이때 누구의 BPDU 가 더 좋은지를 정하게 됩니다. 

 

다시 돌아가 스위치2에서 허브로 연결된 두개의 포트중 누가 DP 고 누구 BP 인지를 정하기 위해 역시 BPDU를 사용하게 됩니다. 

이 스위치에는 모두 동일한 값을 가지겠지만 하나 다른점이 있습니다. 바로 포트 아이디입니다. 하나는  F0/1 이고 하나는 F0/9로 F0/1 의 port ID 값이 낮습니다. 그래서 F0/1이 DP 가 되고 F0/9가 BP 가 됩니다. 

 

RSTP 는 오직 3가지 discarding, learning, forwarding  포트 상태를 가지고 있습니다. 

 

discarding - 데이터 프레임과 BPDU를 전송하지도 포워딩 하지도 않는 상태 오직 BPDU만 수신한다. (STP 의 blocking 과 같은 상황)

learning - BPDU를 받고 전송하고 MAC 주소를 채운다 그리고 DP인 경우 BPDU를 전송한다 하지만 프레임을 포워드 하지 않는다. 

forwarding - 데이터 프레임을  스위칭 하기 시작한다. 

 

STP State (802.1d)	RSTP State (802.1w)
Blocking	Discarding
Listening	Discarding
Learning	Learning
Forwarding	Forwarding
Disabled	Discarding

 

STP 에는 5가지 상태가 있지만 RSTP 에는 오직 3가지 단계가 존재합니다. STP 의 Blocking 과 Listening 을 Discarding 이 대신하게 됩니다. 그리고 RSTP 에 있는 Learing 의 경우 STP와 다르게 단 몇초가 소요될 뿐입니다. 그래서 실질적으로 RSTP 에는 Discarding 과 Forwarding 만 존재한다라고 말할수 있습니다. 

 

요약하자면 RSTP 에는 802.1D STP와 비교해 빠른 convergence 를 제공합니다. 두가지 이유 때문에

 1. RSTP 는 3가지 포트 상태를 가지고 있다. discarding, learning, forwarding.

 2. RSTP 는 5가지 포트 룰을 가지고 있다. root, designated, alternate, backup, disabled