고속 스패닝 트리 프로토콜(802.1w) 이해

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업데이트:2017년 8월 1일 (화)

문서 ID:24062

편견 없는 언어

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이 번역에 관하여

Cisco는 전 세계 사용자에게 다양한 언어로 지원 콘텐츠를 제공하기 위해 기계 번역 기술과 수작업 번역을 병행하여 이 문서를 번역했습니다. 아무리 품질이 높은 기계 번역이라도 전문 번역가의 번역 결과물만큼 정확하지는 않습니다. Cisco Systems, Inc.는 이 같은 번역에 대해 어떠한 책임도 지지 않으며 항상 원본 영문 문서(링크 제공됨)를 참조할 것을 권장합니다.

소개

이 문서에서는 RSTP가 이전 802.1D 표준에 추가한 개선 사항에 대한 정보를 제공합니다.802.1D STP(Spanning Tree Protocol) 표준은 1분 이내에 중단 후 연결 복구가 적절한 성능으로 간주될 때 설계되었습니다.LAN 환경에서 레이어 3 스위칭이 등장함에 따라 브리징은 OSPF(Open Shortest Path First) 및 EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)와 같은 프로토콜이 짧은 시간 내에 대체 경로를 제공할 수 있는 라우팅 솔루션과 경쟁하고 있습니다.

Cisco는 Uplink Fast, Backbone Fast, Port Fast와 같은 기능을 통해 브리징 네트워크의 컨버전스 시간을 단축하기 위해 원래 802.1D 사양을 개선했습니다.단점은 이러한 메커니즘은 독점적이며 추가 컨피그레이션이 필요하다는 것입니다.

RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol);IEEE 802.1w)는 혁신보다 802.1D 표준의 진화로 보일 수 있습니다.802.1D 용어는 주로 동일합니다.대부분의 매개변수는 변경되지 않은 상태로 유지되므로 802.1D에 익숙한 사용자는 새 프로토콜을 쉽게 구성할 수 있습니다.대부분의 경우 RSTP는 추가 컨피그레이션 없이 Cisco의 독점적 확장보다 뛰어난 성능을 제공합니다.802.1w는 포트 단위로 레거시 브리지와 상호 운용하기 위해 802.1D로 되돌릴 수도 있습니다.따라서 제공되는 이점이 사라집니다.

802.1D 표준의 새로운 버전인 IEEE 802.1D-2004는 IEEE 802.1t-2001 및 IEEE 802.1w 표준을 통합합니다.

Catalyst 스위치에서 RSTP 지원

이 표에서는 Catalyst 스위치에서 RSTP를 지원하고 해당 지원에 필요한 최소 소프트웨어를 보여 줍니다.

Catalyst 플랫폼	RSTP 포함 MST	RPVST+(PVRST+라고도 함)
Catalyst 2900 XL / 3500 XL	사용할 수 없습니다.	사용할 수 없습니다.
Catalyst 2940	12.1(20)EA2	12.1(20)EA2
Catalyst 2950/2955/3550	12.1(9)EA1	12.1(13)EA1
Catalyst 2970/3750	12.1(14)EA1	12.1(14)EA1
Catalyst 3560	12.1(19)EA1	12.1(19)EA1
Catalyst 3750 메트로	12.1(14)AX	12.1(14)AX
Catalyst 2948G-L3/4908G-L3	사용할 수 없습니다.	사용할 수 없습니다.
Catalyst 4000/2948G/2980G(CatOS)	7.1	7.5
Catalyst 4000/4500(IOS)	12.1(12c)EW	12.1(19)EW
Catalyst 5000/5500	사용할 수 없습니다.	사용할 수 없습니다.
Catalyst 6000/6500	7.1	7.5
Catalyst 6000/6500(IOS)	12.1(11b)EX, 12.1(13)E, 12.2(14)SX	12.1(13)E
Catalyst 8500	사용할 수 없습니다.	사용할 수 없습니다.

새 포트 상태 및 포트 역할

802.1D는 다음과 같은 5가지 포트 상태로 정의됩니다.

비활성화됨
듣기
학습
차단
전달

자세한 내용은 이 문서의 Port States 섹션의 표를 참조하십시오.

포트의 상태는 트래픽을 차단하거나 포워딩하는지 여부와 활성 토폴로지(루트 포트, 지정 포트 등)에서 수행하는 역할 등이 혼합됩니다. 예를 들어, 작동 관점에서, 차단 상태의 포트와 수신 상태의 포트 간에는 차이가 없습니다.둘 다 프레임을 폐기하고 MAC 주소를 학습하지 않습니다.실제 차이점은 스패닝 트리가 포트에 할당하는 역할입니다.수신 대기 포트가 지정되었거나 루트이며 전달 상태로 이동하는 중이라고 가정할 수 있습니다.그러나 포워딩 상태가 되면 포트 상태가 루트 또는 지정인지 알 수 없습니다.이는 이 상태 기반 용어가 실패했음을 보여주는 데 도움이 됩니다.RSTP는 이 문제를 해결하기 위해 포트의 역할과 상태를 분리합니다.

포트 상태

RSTP에는 가능한 3가지 작동 상태에 해당하는 3개의 포트 상태만 남아 있습니다.802.1D 비활성화, 차단 및 수신 대기 상태가 고유한 802.1w 폐기 상태로 병합됩니다.

STP(802.1D) 포트 상태	RSTP(802.1w) 포트 상태	포트가 활성 토폴로지에 포함됩니까?	포트 학습 MAC 주소입니까?
사용 안 함	폐기 중	아니요	아니요
차단	폐기 중	아니요	아니요
듣기	폐기 중	예	아니요
학습	학습	예	예
전달	전달	예	예

포트 역할

이제 역할은 지정된 포트에 할당된 변수입니다.차단 포트 역할이 백업 및 대체 포트 역할로 분할되는 동안 루트 포트 및 지정된 포트 역할은 그대로 유지됩니다.STA(Spanning Tree Algorithm)는 BPDU(Bridge Protocol Data Units)를 기반으로 포트의 역할을 결정합니다. 문제를 간소화하기 위해 BPDU에 대해 기억해야 할 점은 두 가지를 비교하고 둘 중 하나가 다른 것보다 더 유용한지 판단하는 방법이 항상 있다는 것입니다.이는 BPDU에 저장된 값과 수신되는 포트를 기준으로 합니다.이 섹션에서는 포트 역할에 대한 실용적인 접근 방식을 설명합니다.

루트 포트 역할

브리지에서 최상의 BPDU를 수신하는 포트는 루트 포트입니다.경로 비용 측면에서 루트 브리지와 가장 가까운 포트입니다.STA는 전체 브리지 네트워크(VLAN별)에서 단일 루트 브리지를 선택합니다. 루트 브리지는 다른 브리지가 전송하는 것보다 더 유용한 BPDU를 전송합니다.루트 브리지는 네트워크에 루트 포트가 없는 유일한 브리지입니다.다른 모든 브리지는 하나 이상의 포트에서 BPDU를 수신합니다.

지정된 포트 역할

포트가 연결된 세그먼트에서 최상의 BPDU를 전송할 수 있는지 여부를 지정합니다.802.1D 브리지는 서로 다른 세그먼트(예: 이더넷 세그먼트)를 함께 연결하여 브리지된 도메인을 생성합니다.지정된 세그먼트에는 루트 브리지로 향하는 경로가 하나만 있을 수 있습니다.두 개가 있는 경우 네트워크에 브리징 루프가 있습니다.지정된 세그먼트에 연결된 모든 브리지는 각 브리지의 BPDU를 수신하고 최상의 BPDU를 해당 세그먼트에 대한 지정된 브리지로 전송하는 브리지에 동의합니다.해당 브리지의 포트는 해당 세그먼트의 지정된 포트입니다.

대체 및 백업 포트 역할

이 두 포트 역할은 802.1D의 차단 상태에 해당합니다.차단된 포트는 지정된 포트 또는 루트 포트가 아닌 것으로 정의됩니다.차단된 포트는 세그먼트에서 전송하는 포트보다 더 유용한 BPDU를 수신합니다.포트가 차단되지 않도록 하려면 반드시 BPDU를 수신해야 합니다.RSTP에서는 이러한 두 가지 역할을 소개합니다.
대체 포트는 다른 브리지에서 더 유용한 BPDU를 수신하며 포트가 차단됩니다.이 다이어그램은 다음과 같습니다.
백업 포트는 동일한 브리지에서 더 유용한 BPDU를 수신하고 포트가 차단됩니다.이 다이어그램은 다음과 같습니다.

이러한 차이는 이미 내부적으로 802.1D에 포함되어 있습니다.Cisco UplinkFast의 기능은 기본적으로 다음과 같습니다.대체 포트는 루트 브리지에 대한 대체 경로를 제공하므로 루트 포트가 실패할 경우 이를 대체할 수 있습니다.물론 백업 포트는 동일한 세그먼트에 대한 이중 연결을 제공하며 루트 브리지에 대한 대체 연결을 보장할 수 없습니다.따라서 업링크 그룹에서 제외됩니다.

결과적으로 RSTP는 802.1D와 동일한 기준을 사용하는 스패닝 트리의 최종 토폴로지를 계산합니다.서로 다른 브리지 및 포트 우선 순위를 사용하는 방식에는 전혀 변화가 없습니다.이름 차단은 Cisco 구현에서 폐기 상태에 사용됩니다.CatOS 릴리스 7.1 이상에는 여전히 수신 및 학습 상태가 표시됩니다.이는 IEEE 표준에서 요구하는 것보다 포트에 대한 더 많은 정보를 제공합니다.그러나 이제 새 기능은 프로토콜이 포트에 대해 결정하는 역할과 현재 상태 간에 차이가 있습니다.예를 들어, 이제 포트가 지정되고 동시에 차단되는 것은 완벽하게 유효합니다.일반적으로 매우 짧은 시간 동안 발생하는 반면, 이 포트는 지정된 전달 상태로 일시적인 상태에 있음을 의미합니다.

새 BPDU 형식

RSTP에서 BPDU 형식에 대해 도입된 변경 사항은 거의 없습니다.802.1D에는 TC(Topology Change) 및 TC Acknowledgment(TCA)라는 두 개의 플래그만 정의되어 있습니다.그러나 이제 RSTP는 다음 작업을 수행하기 위해 남아 있는 플래그 바이트의 6비트 모두를 사용합니다.

BPDU를 시작하는 포트의 역할 및 상태 인코딩
제안서/합의 메커니즘 처리

Cisco BPDU, IEEE BPDU 및 BPDU 다이어그램 전체 보기

고해상도 이미지는 Cisco BPDU, IEEE BPDU 및 BPDU 다이어그램을 참조하십시오.

참고:비트 0(Topology Change)은 가장 중요한 비트입니다.

또 다른 중요한 변경 사항은 RSTP BPDU가 이제 2, 버전 2의 유형이라는 것입니다. 레거시 브리지가 이 새로운 BPDU를 삭제해야 한다는 것입니다.이 속성을 사용하면 802.1w 브리지가 연결된 레거시 브리지를 쉽게 감지할 수 있습니다.

새로운 BPDU 처리

BPDU는 Hello-Time마다 전송

BPDU는 hello-time마다 전송되며 더 이상 단순히 릴레이되지 않습니다.802.1D의 경우 루트가 아닌 브리지는 루트 포트에서 BPDU를 수신할 때만 BPDU를 생성합니다.실제로 브리지는 BPDU를 실제로 생성하는 것보다 더 많이 릴레이합니다.802.1w의 경우에는 그렇지 않습니다.이제 브리지는 루트 브리지에서 수신되지 않더라도 <hello-time>초(기본값 2)마다 현재 정보가 포함된 BPDU를 전송합니다.

정보의 빠른 노후화

지정된 포트에서 hello가 3회 연속적으로 수신되지 않으면 프로토콜 정보를 즉시 사용하지 않을 수 있습니다(또는 max_age가 만료된 경우). 앞서 언급한 프로토콜 수정 때문에 BPDU는 브리지 간 연결 유지 메커니즘으로 사용됩니다.브리지는 BPDU가 연속적으로 3개 누락되면 직접 인접 루트 또는 지정된 브리지에 대한 연결이 끊어진 것으로 간주합니다.이러한 정보의 빠른 에이징을 통해 신속한 오류 감지브리지가 네이버에서 BPDU를 수신하지 못하면 해당 네이버와의 연결이 끊어집니다.이 문제는 루트의 경로 어디에나 문제가 있을 수 있는 802.1D와 반대됩니다.

참고:물리적 링크 장애 발생 시 장애를 훨씬 더 빠르게 탐지합니다.

하위 BPDU 수용

이러한 개념은 BackboneFast 엔진의 핵심입니다.IEEE 802.1w 위원회는 유사한 메커니즘을 RSTP에 통합하기로 결정했습니다.브리지는 지정된 브리지 또는 루트 브리지에서 하위 정보를 수신하면 즉시 이를 수락하고 이전에 저장된 브리지를 대체합니다.

Bridge C는 루트가 제대로 작동한다는 사실을 잘 알고 있으므로, 루트 브리지에 대한 정보가 포함된 BPDU를 Bridge B로 즉시 전송합니다.따라서 브리지 B는 자체 BPDU를 전송하지 않으며 브리지 C로 연결되는 포트를 새 루트 포트로 승인합니다.

전달 상태로 빠른 전환

빠른 전환은 802.1w에서 도입된 가장 중요한 기능입니다.레거시 STA는 포트가 전달 상태로 전환되기 전에 네트워크가 통합되기를 수동적으로 기다렸습니다.더 빠른 컨버전스의 성과는 보수적인 기본 매개변수(전달 지연 및 최대_age 타이머)를 조정하고 종종 네트워크의 안정성을 위태롭게 하는 것이었습니다.새로운 빠른 STP는 어떤 타이머 컨피그레이션에도 의존하지 않고도 포트가 전달 상태로 안전하게 전환될 수 있는지 적극적으로 확인할 수 있습니다.이제 RSTP 호환 브리지 간에 발생하는 진정한 피드백 메커니즘이 있습니다.포트에서 빠른 컨버전스를 실현하기 위해 프로토콜은 두 가지 새로운 변수를 사용합니다.에지 포트 및 링크 유형

에지 포트

에지 포트 개념은 기본적으로 PortFast 기능에 해당하므로 Cisco 스패닝 트리 사용자에게 이미 잘 알려져 있습니다.엔드 스테이션에 직접 연결된 모든 포트는 네트워크에 브리징 루프를 생성할 수 없습니다.따라서 에지 포트는 전달 상태로 직접 전환되며 수신 및 학습 단계를 건너뜁니다.링크 토글 시 에지 포트 또는 PortFast 활성화 포트가 토폴로지 변경을 생성하지 않습니다.BPDU를 수신하는 에지 포트는 에지 포트 상태를 즉시 상실하며 정상적인 스패닝 트리 포트가 됩니다.이 시점에는 에지 포트 상태에 대한 사용자 구성 값 및 운영 값이 있습니다.Cisco 구현에서는 에지 포트 컨피그레이션에 PortFast 키워드를 사용하도록 유지합니다.따라서 RSTP로의 전환이 더욱 간편해집니다.

링크 유형

RSTP는 에지 포트 및 포인트-투-포인트 링크에서 포워딩 상태로 신속하게 전환할 수 있을 뿐입니다.링크 유형은 포트의 이중 모드에서 자동으로 파생됩니다.전이중에서 작동하는 포트는 포인트-투-포인트로 간주되며, 반이중 포트는 기본적으로 공유 포트로 간주됩니다.이 자동 링크 유형 설정은 명시적 컨피그레이션으로 재정의할 수 있습니다.오늘날 스위치드 네트워크에서는 대부분의 링크가 전이중 모드에서 작동하며 RSTP에서 포인트-투-포인트 링크로 처리됩니다.따라서 포워딩 상태로 신속하게 전환할 수 있습니다.

802.1D와 통합

이 다이어그램은 802.1D가 연결 설정 네트워크에 추가된 새 링크를 어떻게 처리하는지 보여줍니다.

이 시나리오에서는 루트 브리지와 브리지 A 사이의 링크가 추가됩니다.브리지 A와 루트 브리지 사이에 이미 간접 연결이 있다고 가정합니다(다이어그램의 C - D를 통해). STA는 포트를 차단하고 브리징 루프를 비활성화합니다.먼저, 루트와 브리지 A 사이의 링크에 있는 두 포트 모두 수신 대기 상태에 놓입니다.이제 A교에서 루트를 직접 들을 수 있습니다.지정된 포트의 BPDU를 트리의 leaf로 즉시 전파합니다.브리지 B와 C가 브리지 A로부터 이 새로운 우수한 정보를 받자마자, 그들은 즉시 그 정보를 잎으로 전달합니다.몇 초 후, 브리지 D는 루트에서 BPDU를 수신하고 포트 P1을 즉시 차단합니다.

스패닝 트리는 네트워크의 새로운 토폴로지를 계산하는 방법에 있어 매우 효율적입니다.현재 유일한 문제는 루트와 브리지 A 사이의 링크가 결국 전달 상태로 끝나기 전에 전달 지연의 2배가 경과해야 한다는 것입니다.8021.D 알고리즘에는 몇 초 만에 네트워크가 통합된다는 사실을 명확히 알리는 피드백 메커니즘이 없기 때문에 트래픽이 30초 동안 중단됨(네트워크의 전체 A, B, C 부분이 격리됨)을 의미합니다.

802.1w와 통합

이제 RSTP가 유사한 상황을 어떻게 처리하는지 확인할 수 있습니다.최종 토폴로지는 802.1D에 의해 계산된 것과 정확히 동일하며, 즉, 이전과 동일한 위치에서 하나의 차단된 포트입니다. 이 토폴로지에 도달하는 데 사용된 단계만 변경되었습니다.

A와 루트 사이의 링크에 있는 두 포트 모두 나타나는 즉시 지정된 차단에 들어갑니다.지금까지 모든 작업은 순수 802.1D 환경에서와 같이 동작합니다.그러나 이 단계에서는 스위치 A와 루트 간에 협상이 이루어집니다.A가 루트의 BPDU를 수신하면 비엣지 지정 포트가 차단됩니다.이 작업을 동기화라고 합니다.이 작업을 완료하면 Bridge A는 루트 브리지가 포트를 전달 상태에 놓도록 명시적으로 인증합니다.이 다이어그램은 네트워크에서 이 프로세스의 결과를 보여줍니다.스위치 A와 루트 브리지 간의 링크가 차단되고 두 브리지 모두 BPDU를 교환합니다.

스위치 A가 비엣지 지정 포트를 차단하면 스위치 A와 루트 사이의 링크가 전달 상태에 놓이고 다음과 같은 상황이 발생합니다.

루프가 있을 수 없습니다.스위치 A 위를 차단하는 대신 네트워크가 스위치 A 아래로 차단됩니다. 그러나 잠재적인 브리징 루프가 다른 위치에서 잘립니다.이 컷은 Switch A를 통해 루트에 의해 시작된 새로운 BPDU와 함께 트리를 따라 이동합니다.이 단계에서 스위치 A의 새로 차단된 포트는 또한 동기화 작업을 시작하는 스위치 B 및 스위치 C의 네이버 포트와 함께 포워딩 상태로 빠른 전환을 협상합니다.A를 향하는 루트 포트 이외의 스위치 B에는 에지 지정 포트만 있습니다.따라서 스위치 A가 포워딩 상태로 전환하도록 인증하기 위해 차단할 포트가 없습니다.마찬가지로 C 스위치 스위치는 지정된 포트를 D로만 차단해야 합니다. 이 다이어그램에 표시된 상태에 도달합니다.

최종 토폴로지는 802.1D 예와 정확히 동일하므로 D의 P1 포트가 차단을 끝냅니다.즉, 새로운 BPDU가 트리 아래로 이동하는 데 필요한 시간에 최종 네트워크 토폴로지에 도달합니다.이 빠른 컨버전스에 타이머가 포함되어 있지 않습니다.RSTP에서 새롭게 도입된 유일한 메커니즘은 스위치가 전달 상태로 즉시 전환하도록 인증하기 위해 새 루트 포트에서 전송할 수 있다는 승인이며, 2회 전달 지연 시간 동안 수신 및 학습 단계를 건너뜁니다.관리자는 빠른 컨버전스의 이점을 누리려면 다음 사항만 기억해야 합니다.

브리지 간 협상은 포인트-투-포인트 링크(즉, 명시적 포트 컨피그레이션이 없는 전이중 링크)로 브리지를 연결하는 경우에만 가능합니다.
802.1D의 포트에서 PortFast가 활성화됨에 따라 에지 포트가 더욱 중요한 역할을 합니다.예를 들어, 네트워크 관리자가 B에서 에지 포트를 제대로 구성하지 못할 경우, A와 연결되는 루트 간의 링크에 의해 연결이 영향을 받습니다.

제안/계약 순서

STA에 의해 지정된 포트가 되도록 포트를 선택한 경우 802.1D는 전달 상태로 전환되기 전에 두 번 <forward delay>초(기본적으로 2x15)을 기다립니다.RSTP에서 이 조건은 지정된 역할이 있지만 차단 상태가 있는 포트에 해당합니다.이러한 다이어그램은 단계별 전환이 얼마나 빨리 이루어지는지 보여줍니다.루트와 스위치 A 사이에 새 링크가 생성되었다고 가정합니다.이 링크의 두 포트는 상대로부터 BPDU를 받을 때까지 지정된 차단 상태로 설정됩니다.

지정된 포트가 폐기 또는 학습 상태에 있을 경우(이 경우에만), 해당 포트가 전송하는 BPDU에 제안 비트를 설정합니다.앞의 다이어그램의 1단계에서 볼 수 있듯이 루트 브리지의 포트 p0에 대해 이러한 현상이 발생합니다.스위치 A는 우수한 정보를 수신하므로, p1이 새로운 루트 포트임을 즉시 알 수 있습니다.그런 다음 스위치 A가 동기화를 시작하여 모든 포트가 이 새 정보와 동기화되었는지 확인합니다.포트가 다음 조건 중 하나를 충족하는 경우 동기화 중입니다.

포트가 차단 상태에 있습니다. 즉 안정적인 토폴로지에서 폐기됩니다.
포트는 에지 포트입니다.

다른 종류의 포트에서 동기화 메커니즘의 효과를 설명하기 위해 스위치 A에 대체 포트 p2, 지정된 포워딩 포트 p3 및 에지 포트 p4가 있다고 가정합니다. p2 및 p4는 이미 조건 중 하나를 충족하고 있습니다.동기화하려면(위 다이어그램의 2단계 참조) 스위치 A는 포트 p3을 차단하고 폐기 상태를 할당하기만 하면 됩니다.모든 포트가 동기화되었으므로 스위치 A는 새로 선택한 루트 포트 p1의 차단을 해제하고 루트에 응답하는 계약 메시지를 보낼 수 있습니다.(3단계 참조) 이 메시지는 제안서 BPDU의 사본이며 제안서 비트 대신 계약 비트가 설정됩니다.그러면 포트 p0이 수신한 계약에 해당하는 제안을 정확히 알 수 있습니다.

p0이 계약을 수신하면 즉시 전달 상태로 전환될 수 있습니다.이것은 앞의 그림의 4단계입니다.포트 p3은 동기화 후 지정된 폐기 상태로 남아 있습니다.4단계에서 해당 포트는 1단계에 있는 포트 p0과 동일한 상황에 있습니다. 그런 다음 해당 네이버에 제안하기 시작하고 전달 상태로 빠르게 전환하려고 시도합니다.

타이머 없이 제안서 계약 메커니즘이 매우 빠릅니다.이러한 악수는 네트워크 엣지로 빠르게 전파되며 토폴로지가 변경된 후 신속하게 연결을 복원합니다.
지정된 폐기 포트가 제안서를 보낸 후 계약을 수신하지 못하면 전달 상태로 느리게 전환되고 기존 802.1D 수신 학습 시퀀스로 돌아갑니다.원격 브리지가 RSTP BPDU를 인식하지 못하거나 원격 브리지의 포트가 차단되는 경우 이 문제가 발생할 수 있습니다.
Cisco에서는 브리지가 동기화할 때 이전 루트 포트만 폐기 상태로 두는 동기화 메커니즘의 개선 사항을 도입했습니다.이 메커니즘의 작동 방식에 대한 자세한 내용은 이 문서의 범위를 벗어납니다.그러나 대부분의 일반적인 리컨버전스 케이스에서 호출된다고 안심할 수 있습니다.이 문서의 802.1w와 통합 섹션에 설명된 시나리오는 최종 차단된 포트에 대한 경로의 포트만 일시적으로 혼동되므로 매우 효율적입니다.

업링크 고속

RSTP에 포함된 전달 상태로 즉시 전환하는 또 다른 형태는 Cisco UplinkFast 전용 스패닝 트리 확장과 유사합니다.기본적으로 브리지의 루트 포트가 손실되면 최상의 대체 포트를 전달 모드로 직접 배치할 수 있습니다(새 루트 포트의 모양도 RSTP에 의해 처리됨). 새 루트 포트로 대체 포트를 선택하면 토폴로지 변경이 생성됩니다.802.1w 토폴로지 변경 메커니즘은 업스트림 브리지의 CAM(Content Addressable Memory) 테이블에서 해당 항목을 지웁니다.따라서 UplinkFast의 더미 멀티캐스트 생성 프로세스가 필요하지 않습니다.

메커니즘이 기본적으로 포함되고 RSTP에서 자동으로 활성화되므로 UplinkFast를 추가로 구성할 필요가 없습니다.

새로운 토폴로지 변경 메커니즘

802.1D 브리지가 토폴로지 변경을 탐지하면 신뢰할 수 있는 메커니즘을 사용하여 먼저 루트 브리지를 알립니다.이 다이어그램은 다음과 같습니다.

루트 브리지가 네트워크 토폴로지의 변화를 인식하면 전송하는 BPDU에 TC 플래그를 설정합니다. 그러면 네트워크의 모든 브리지로 릴레이됩니다.브리지가 TC 플래그 비트가 설정된 BPDU를 수신하면 브리징 테이블 에이징 시간을 줄여 지연 시간을 포워드합니다.이렇게 하면 오래된 정보가 비교적 빠르게 입력됩니다.이 프로세스에 대한 자세한 내용은 스패닝 트리 프로토콜 토폴로지 변경 이해를 참조하십시오.이 토폴로지 변경 메커니즘은 RSTP에서 크게 발전했습니다.토폴로지 변경 탐지와 네트워크를 통한 전파 모두 진화합니다.

토폴로지 변경 탐지

RSTP에서는 포워딩 상태로 이동하는 비에지 포트만 토폴로지가 변경됩니다.즉, 802.1D(즉, 차단으로 이동하는 포트가 더 이상 TC를 생성하지 않음)와 달리, 연결의 손실은 더 이상 토폴로지 변경으로 간주되지 않습니다. RSTP 브리지가 토폴로지 변경을 탐지하면 다음과 같은 상황이 발생합니다.

필요한 경우 TC While 타이머를 모든 비엣지 지정 포트 및 루트 포트에 대해 hello-time의 두 배와 같은 값으로 시작합니다.
이러한 모든 포트와 연결된 MAC 주소를 플러시합니다.

참고:TC While 타이머가 포트에서 실행되는 한 해당 포트에서 전송되는 BPDU에는 TC 비트가 설정됩니다.타이머가 활성 상태일 때 루트 포트에서 BPDU도 전송됩니다.

토폴로지 변경 전파

브리지가 네이버에서 TC 비트가 설정된 BPDU를 수신하면 다음과 같은 현상이 발생합니다.

토폴로지 변경을 수신하는 MAC 주소를 제외하고 모든 포트에서 학습된 MAC 주소를 지웁니다.
타이머에서 TC를 시작하고 지정된 모든 포트 및 루트 포트에 TC가 설정된 BPDU를 전송합니다. 레거시 브리지에 알림을 보낼 필요가 없는 한 RSTP는 더 이상 특정 TCN BPDU를 사용하지 않습니다.

이렇게 하면 TCN이 전체 네트워크에 매우 빠르게 플러딩됩니다.이제 TC 전달은 하나의 단계 프로세스로 진행됩니다.사실 토폴로지 변경 초기자는 루트만 사용한 802.1D와 달리 네트워크 전체에서 이 정보를 플러딩합니다.이 메커니즘은 802.1D에 해당하는 것보다 훨씬 빠릅니다.루트 브리지가 알림을 받을 때까지 기다린 다음 <max age plus forward delay>초 동안 전체 네트워크에 대한 토폴로지 변경 상태를 유지할 필요가 없습니다.

단 몇 초, 또는 몇 번의 hello-times로 짧은 시간 내에 전체 네트워크(VLAN) 플러시의 CAM 테이블에 있는 대부분의 항목이 표시됩니다.이 접근 방식은 잠재적으로 일시적인 플러딩을 가져올 수 있지만, 이와 달리 신속한 연결 복구를 방지하는 부실 정보를 지웁니다.

802.1D와의 호환성

RSTP는 레거시 STP 프로토콜과 상호 운용할 수 있습니다.그러나 802.1w의 고유한 고속 컨버전스 이점은 레거시 브리지와 상호 작용할 때 손실된다는 점에 유의해야 합니다.

각 포트는 해당 세그먼트에서 실행할 프로토콜을 정의하는 변수를 유지 관리합니다.포트가 작동하면 3초의 마이그레이션 지연 타이머도 시작됩니다.이 타이머가 실행되면 포트에 연결된 현재 STP 또는 RSTP 모드가 잠깁니다.마이그레이션 지연이 만료되면 포트는 수신하는 다음 BPDU에 해당하는 모드에 맞게 조정됩니다.BPDU를 수신한 결과 포트가 작동 모드를 변경하면 마이그레이션 지연이 다시 시작됩니다.이는 가능한 모드 변경 빈도를 제한합니다.

예를 들어 앞의 그림의 브리지 A와 B가 모두 RSTP를 실행하고 세그먼트 A가 지정된 스위치 A를 사용한다고 가정합니다.이 링크에는 레거시 STP 브리지 C가 도입되었습니다.802.1D 브리지는 RSTP BPDU를 무시하고 삭제하므로, C는 세그먼트에 다른 브리지가 없으며 하위 802.1D 형식의 BPDU를 보내기 시작합니다.스위치 A는 이러한 BPDU를 수신하며, 최대 hello-time seconds를 두 번 초과하면 해당 포트에서만 모드를 802.1D로 변경합니다.따라서 C는 이제 스위치 A의 BPDU를 이해하고 A를 해당 세그먼트의 지정된 브리지로 수용합니다.

이 경우 브리지 C가 제거되면 브리지 A는 고유한 인접 디바이스 B와 함께 RSTP 모드에서 더 효율적으로 작동할 수 있지만 해당 포트에서 STP 모드로 실행됩니다. 이는 A가 브리지 C가 세그먼트에서 제거되었음을 인식하지 못하기 때문입니다.이 특정(드문) 사례에서는 수동으로 포트의 프로토콜 탐지를 재시작하려면 사용자 개입이 필요합니다.

포트가 802.1D 호환성 모드인 경우 TCN(topology change notification) BPDU 및 BPDU를 TC 또는 TCA 비트로 처리할 수도 있습니다.

결론

RSTP(IEEE 802.1w)에는 기본적으로 BackboneFast, UplinkFast 및 PortFast와 같은 802.1D 스패닝 트리에 대한 Cisco 독점 기능 개선 사항이 대부분 포함되어 있습니다.RSTP는 올바르게 구성된 네트워크에서 컨버전스를 훨씬 더 빠르게 수행할 수 있으며, 때로는 몇 백 밀리초씩 걸릴 수도 있습니다.전달 지연 및 max_age와 같은 기존 802.1D 타이머는 백업으로만 사용되며 관리자가 포인트-투-포인트 링크 및 에지 포트를 올바르게 식별하고 설정한 경우 필요하지 않습니다.또한 레거시 브리지와 상호 작용이 없는 경우 타이머가 필요하지 않아야 합니다.