RSTP (Rapid STP)

RSTP

- 컨버전스 시간을 단축시켜줌

- RSTP는 1초이내

- 활성 토폴로지 구성하는 방식은 STP와 동일함

- 포트 역할을 결정하는 기준은 STP와 같지만 포트역할과 상태를 결정하는 절차는 다름

 

RSTP는 자신의 정보가 우세하면 제안 BPDU를 전송

- 수신한 포트는 동의하여 자신은 루트 포트가 되겠다는 동의 BPDU를 보내면서 해당포트를 바로 전송상태로 변경

- 동의 BPDU를 수신한 지정포트도 자신의 포트를 전송 상태로 변경

- RSTP는 거의 순간적으로 전송상태로 변경

 

STP에서는 루트스위치의 BPDU를 중계하는 역할

RSTP는 각 스위치가 직접 BPDU를 만들어 인접스위치에 전송

- 실제로 RSTP는 지정 포트로 부터 연속 3개의 BPDU를 수신하지 못하면 루트 스위치와 연결되는 인접 스위치와의 접속에 문제가 발생했다고 간주하고 자신을 루트 스위치로 설정한 RSTP BPDU를 전송

 

RSTP는 링크형태를 Point-to-Point, Shared, Edge로 구분

Edge Link : 종단장치가 접속된 포트를 말함

- Cisco 스위치는 포트 패스트를 설정해야 Edge링크로 동작

- PC가 접속되어 있어도 해당 포트에 포트패스트를 설정하지 않으면

Shared or Point-to-Point Link로 동작

Point-to-Point : 풀 두플렉스로 동작하는 링크

Shared Link : half 두플렉스로 동작하는 링크

Spanning-tree link-type 명령어로

Point-to-Point

STP로 동작하면서 풀 두플렉스인 링크는 Point-to-Peer로 표시

 

RSTP - 링크타입 변경

S1(config-if)# spanning-tree link-type point-to-point

RSTP는 Edge Link나 RSTP가 동작하는 스위치와 연결된 Point-to-Point 링크에서만 동작

확인방법

# show spanning-tree brief

# show spanning-tree vlan 1

 

RSTP - 포트 역할

RSTP는 포트의 역할을 루트(Root) 포트, 지정(Designated)포트, 대체(Alternate)포트, 백업(Backup) 포트 및 비활성 (Disabled) 포트로 구분

지정포트(Designated Port) : STP의 지정포트와 동일

- 특정 세그먼트에서 루트 스위치 방향으로 데이터 프레임을 전송하는 유일한 포트

- 세그먼트 별로 한개의 지정포트가 만들어짐

- DP는 RSTP에서 활성 토폴로지 구성, 데이터 프레임을 송수신하는 포트

 

루트포트(Root Port) : STP와 동일

- 특정 스위치에서 데이터 프레임을 전송하는 유일한 포트

- 루트포트는 스위치당 하나씩 선택됨

- 활성 토폴로지, 프레임을 송수신하는 포트

 

대체포트(Alternate Port) : 루트포트가 다운되면 역할을 이어받는 포트, 차단상태

백업포트(Backup Port) : DP가 다운되면 역할을 이어받는 포트, 차단상태

비활성포트(Disabled Port) : RSTP에서 역할이 없는 포트

 

포트 변화 상태 : 차단 -> 학습 -> 전송 상태로 구분

차단(Discarding)상태 : STP의 (Blocking) 상태와 동일

- BPDU를 전송하지 않지만 BPDU를 수신

- STP의 청취(Listening)상태는 RSTP의 차단상태

학습(Learning)상태 : STP와 동일

- MAC 주소를 채우기 시작하며, 지정포트인 경우 BPDU를 전송

- 15초간 되는 STP와는 달리 RSTP의 학습상태는 짧음

전송(Forwarding)상태 : STP와 동일

- 데이터 프레임을 스위칭하기 시작

 

RSTP - STP와 RSTP의 포트 상태 및 동작 비교

STP 포트 상태	RSTP 포트 상태	BPDU 수신	BPDU 송신	MAC 주소학습	데이터프레임 전송
비활성	차단	수신 못함	송신 못함	X	X
차단	차단	가능	송신 못함	X	X
청취	차단	가능	송신 못함	X	X
학습	학습	가능	가능	O	X
전송	전송	가능	가능	O	O

 

컨버전스 시간

1. DP와 RP간 제안과 동의 BPDU를 교환하여 즉시 전송상태가 됨

2. DP가 헬로 주기의 3배(기본값 6초)동안 RSTP BPDU를 받지 못하면 STP 재계산

3. DP가 RSTP 루트 포트와 연결되지 않은 경우 30초만에 전송상태

- 백업 포트가 연결된 경우등이 해당

4. RSTP스위치가 STP 스위치와 연결된경우 컨버전스는 STP를 따름

 

컨버전스가 일어나는 과정

 

 

1. 우선순위값이 가장작은 SW1이 루트 스위치

2. 루트스위치는 스위치 SW2, SW3 에게 포트역할을 DP로 설정하는 제안 BPDU 전송

- 제안 BPDU를 전송하는 포트의 역할은 항상 지정(Designated)포트로 설정

- 지정(Designated)포트가 될 쪽에서 제안 BPDU 전송

- 802.1D STP에서는 제안 BPDU를 보내지 않고 Delay 기간동안 2초마다 일반 BPDU전송

- 802.1w RSTP에서는 제안 BPDU를 보내어 포트역할을 빨리 결정함

3. 스위치 SW2, SW3은 RSTP 제안 BPDU를 수신한 포트를 제외한 나머지 포트를 모두 차단상태로 만듬

- 루프포트 후보를 제외한 모든 포트를 차단하는 것을 동기화(Synchronization)이라고 함

4. 스위치 SW2, SW3은 포트역할을 루트 포트로 설정한 동의(Agreement) BPDU를 루트 스위치인 SW1에게 전송

- 동의 BPDU를 전송하는 포트역할은 항상 루트포트로 설정. 루트포트 역할을 수행할 포트가 동의 BPDU를 전송하고 자신의 포트를 전송상태로 변경

5. 동의 BPDU를 수신한 스위치 SW1은 스위치 SW2, SW3이 루트 포트를 제외한 모든 포트를 차단 상태로 변경해서 루프가 발생하지 않을것을 알고 스위치 SW2, SW3과 연결된 포트를 전송상태로 변경

6. SW2는 자신의 포트가 DP이므로 포트의 역할을 DP로 설정한 제안 BPDU를 SW3에게 전송

- SW3의 포트는 Altn포트여서 차단상태에 있어야 하므로 SW3는 동의 BPDU를 전송하지 않음

- 포트로부터 RSTP BPDU를 수신하였지만 자신은 차단상태(정확히는 Discarding 상태이며 STP에서는 청취 Listening 상태에 해당함)에서 15초 동안 계속 BPDU를 전송

 

RSTP와 토폴로지의 변화

STP와는 달리 RSTP는 에지 포트가 아닌 링크가 차단 상태에서 전송 상태로 변경되었을 때에만 토폴로지 변화로 간주

 

토폴로지 변화를 감지하면 다음과 같이 동작

1. DP와 RP에 대하여 헬로의 2배로 설정된 TC While timer를 동작 시킴

2. DP와 RP의 MAC주소 테이블을 모두 지움

3. DP와 RP로 TC 와일 타이머가 동작하는 동안 TC비트가 1로 설정된 BPDU를 전송

 

TC비트가 설정된 BPDU를 수신한 스위치의 동작

1. 위상 변화를 알려준 BPDU를 제외한 모든 포트의 MAC 주소 테이블을 지움

2. TC와일 타이머를 동작 시키고, TC 비트를 설정한 BPDU를 DP와 RP로 전송

-> RSTP는 위상 변화를 STP처럼 2단계 통보체계를 거치지 않고, 각 스위치가 직접 위상 변화를 알려주며, MAC 주소 만료도 즉시 시행하여 위상 변화 시 컨버전스 시간을 단축

-> STP로 동작하는 스위치와 연결된 RSTP 스위치들은 호환성을 위하여 해당 포트에서는 위상 변화 시 TCN BPDU를 사용함

 

 

RSTP 설정

SW1, SW2, SW3는 RSTP를 지원하고, Access SW4는 RSTP를 지원안하는 네트워크 설정

 

1. SW2(config)# spanning-tree mode rapid-pvst 2. SW2(config)# interface range Fa1/11 - 12 3. SW2(config-if-range)# spanning-tree portfast 1. SW3(config)# spanning-tree mode rapid-pvst 4. SW1(config)# spanning-tree vlan 1 priority 0 1. SW1(config)# spanning-tree mode rapid-pvst

 

1. Global 모드에서 'spanning-tree mode rapid-pvst' 명령어를 사용하여 RSTP 활성화

2. 인터페이스 Fa1/11와 F1/12를 동시에 설정하기 위해 interface range 명령어 사용

3. 인터페이스 Fa1/11와 F1/12를 RSTP 에지 링크로 설정하기 위해 포트패스트 설정

4. SW4를 루트 스위치로 지정