일본산업뉴스요약

루프 구성의 통신 장애를 방지하는 '스패닝 트리 프로토콜'
논리적인 트리 구조

스패닝 트리 프로토콜(Spanning Tree Protocol: STP)은 네트워크 기기들이 원환(루프) 형태로 연결된 L2(Layer2) 네트워크에서, 트래픽이 의도치 않게 계속 순환하는 현상을 방지하는 프로토콜이다. 이 프로토콜은 IEEE 802.1D로 규격화되어 있다.

네트워크를 루프 구성으로 하면 통신 경로의 이중화(Redundancy)가 가능해지기 때문에 한쪽 경로에 문제가 생겨도 다른 경로를 우회하여 통신할 수 있는 장점이 있다. 반면 대책을 세우지 않으면 '브로드캐스트 스톰'이 발생해 통신 장애를 일으킬 수 있다.

브로드캐스트 스톰이 발생하는 흐름은 다음과 같다. 우선 네트워크에 연결된 기기는 자신의 ARP(Address Resolution Protocol) 테이블에 등록되어 있지 않은 단말에 대해, 해당 IP(Internet Protocol) 주소에 대응하는 MAC(Media Access Control) 주소를 알아내기 위해 ARP 요청을 브로드캐스트한다.

이 요청을 받은 LAN(Local Area Network) 스위치는 ARP 요청을 브로드캐스트하지만, 루프 구성에서는 브로드캐스트한 프레임이 계속 순환하게 된다. 그 결과 대역폭이나 네트워크 기기의 처리 능력에 과부하가 걸리게 되면서 통신 장애가 발생한다. 이 상태를 브로드캐스트 스톰이라고 한다. 보통 “루프가 발생했다”라고 할 때는 대부분 브로드캐스트 스톰에 의한 통신 장애를 의미한다.

-- 블로킹 포트로 막다 --
STP는 루프 구성 안에 '블로킹 포트'를 설치함으로써 브로드캐스트 스톰의 발생을 방지한다. 블로킹 포트란 프레임을 송수신하지 않는 포트를 의미한다.

두 대의 단말과 세 대의 LAN 스위치로 구성된 네트워크를 사용해 구조를 살펴보자. 단말 A가 ARP 요청을 브로드캐스트하면, 이를 수신한 스위치 A는 프레임을 브로드캐스트한다. 스위치 A로부터 프레임을 받은 스위치 B도 프레임을 브로드캐스트한다.

프레임이 도착하는 스위치 C는 스위치 B와 접속하는 포트를 블로킹 포트로 설정하고 있다. 그 때문에 스위치 C는 스위치 B가 전달한 프레임을 차단하지만, 스위치 A가 전달한 프레임은 받는다. 스위치 C도 프레임을 브로드캐스트하지만, 블로킹 포트에서는 발신하지 않고 단말 B에만 전송하게 된다.

스위치 A와 스위치 C를 연결하는 경로를 사용할 수 없게 되면 블로킹 포트가 자동으로 해제되어 스위치 B를 경유하는 경로가 활성화된다. 이와 같은 방식으로 브로드캐스트 스톰을 방지하면서 네트워크의 이중화를 실현한다.

-- 루프를 트리 구조로 재구성하다 --
블로킹 포트를 결정하기 위해서는 먼저 ‘루트 브리지’를 결정해야 한다. 스위치끼리 자신의 브리지 ID(Identifier)를 서로 비교하고, 가장 작은 스위치가 루트 브리지가 된다.

다음으로 ‘루트 포트’를 선택한다. 루트 브리지를 제외한 각 스위치의 포트 중에서 루트 브리지에 도달할 때까지의 패스 코스트, 즉 회선 대역폭의 합계가 가장 작은 포트가 루트 포트가 된다.

스위치 간 연결에서 루트 포트가 되지 못한 포트는 ‘지정 포트’가 된다. 패스 코스트가 동일한 포트가 여러 개 있을 경우는 브리지 ID가 더 작은 쪽을 지정 포트로 한다. 루트 포트와 지정 포트 중 어느 것도 되지 않은 포트는 블로킹 포트가 된다.

이와 같이 루프 형태의 네트워크를, 루트 브리지를 중심으로 논리적인 전역 트리 구조, 즉 끝이 있는 네트워크로서 취급할 수 있기 때문에 ‘스패닝 트리’ 프로토콜이라고 부르는 것이다.

 -- 끝 –

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