시스코 교육 200-125 CCNA v3.0. 37일차 STP: 루트 브리지 선택, PortFast 및 BPDU 보호 기능. 2 부

STP가 수렴 상태에 있다고 가정합니다. 케이블을 사용하여 스위치 H를 루트 스위치 A에 직접 연결하면 어떻게 됩니까? 루트 브리지는 활성화된 새 포트가 있음을 "인식"하고 이를 통해 BPDU를 보냅니다.

비용이 0인 이 프레임을 수신한 스위치 H는 루트 포트의 비용이 19이라는 사실에도 불구하고 새 포트를 통한 경로의 비용을 19 + 76 = 50로 결정할 것입니다. 그 후 스위치 H의 포트는 이전에 비활성화 상태였던 는 모든 전환 단계를 거쳐 50초 후에야 전송 모드로 전환됩니다. 이 스위치에 다른 장치가 연결되어 있으면 모든 장치가 XNUMX초 동안 루트 스위치 및 네트워크 전체와의 연결이 끊어집니다.

스위치 G는 동일한 작업을 수행하여 비용 알림이 19인 스위치 H로부터 BPDU 프레임을 수신합니다. 할당된 포트의 비용을 19+19=38로 변경하고 새 루트 포트로 재할당합니다. 포트는 57보다 큰 38입니다. 동시에 50초 동안 지속되는 모든 포트 리디렉션 단계가 다시 시작되고 궁극적으로 전체 네트워크가 붕괴됩니다.

이제 RSTP를 사용할 때 유사한 상황에서 어떤 일이 발생하는지 살펴보겠습니다. 루트 스위치는 동일한 방식으로 연결된 H 스위치에 BPDU를 보내지만 그 직후 포트를 차단합니다. 이 프레임을 수신하면 스위치 H는 이 경로가 루트 포트보다 비용이 낮다고 판단하고 즉시 차단합니다. 그 후 H는 비용이 이미 존재하는 루트 포트의 비용보다 적기 때문에 새 포트를 열라는 요청과 함께 루트 스위치에 제안을 보냅니다. 루트 스위치가 요청에 동의한 후 포트 차단을 해제하고 스위치 H로 계약을 전송하면 후자가 새 포트를 루트 포트로 만듭니다.

동시에 제안/합의 메커니즘 덕분에 루트 포트 재할당이 거의 즉시 이루어지며 스위치 H에 연결된 모든 장치는 네트워크 연결이 끊어지지 않습니다.
새 루트 포트를 할당함으로써 스위치 H는 이전 루트 포트를 대체 포트로 전환합니다. 스위치 G에서도 마찬가지입니다. 스위치 H와 제안/계약 메시지를 교환하고 새 루트 포트를 할당하고 다른 포트를 차단합니다. 그런 다음 프로세스는 스위치 F를 사용하여 다음 네트워크 세그먼트에서 계속됩니다.

비용을 분석한 스위치 F는 하위 포트를 통해 루트 스위치까지의 경로가 57 비용인 반면 상위 포트를 통한 기존 경로는 38 비용이 드는 것을 확인하고 모든 것을 그대로 둡니다. 이를 알게 되면 스위치 G는 F를 향하는 포트를 차단하고 새로운 GHA 경로를 따라 루트 스위치로 트래픽을 전달할 것입니다.

스위치 F는 스위치 G로부터 제안/계약을 수신할 때까지 루프를 방지하기 위해 하단 포트를 차단합니다. 따라서 RSTP는 네트워크에서 STP가 갖는 문제를 일으키지 않는 매우 빠른 프로토콜임을 알 수 있습니다.
이제 명령으로 넘어 갑시다. 글로벌 스위치 구성 모드로 들어가 스패닝 트리 모드 명령을 사용하여 PVST 또는 RPVST 모드를 선택해야 합니다. . 그런 다음 특정 VLAN의 우선 순위를 변경하는 방법을 결정해야 합니다. 이렇게 하려면 스패닝 트리 vlan <VLAN 번호> 우선 순위 <값> 명령을 사용합니다. 지난 비디오 자습서에서 우선 순위는 4096의 배수이며 기본적으로 이 번호는 32768에 VLAN 번호를 더한 값임을 기억해야 합니다. VLAN1을 선택한 경우 기본 우선순위는 32768+1= 32769입니다.

네트워크의 우선 순위를 변경해야 하는 이유는 무엇입니까? BID는 숫자 우선순위 값과 MAC 주소로 구성되어 있음을 알고 있습니다. 장치의 MAC 주소는 변경할 수 없으며 일정한 값을 가지므로 우선 순위 값만 변경할 수 있습니다.

모든 Cisco 장치가 원형 패턴으로 연결된 대규모 네트워크가 있다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 기본적으로 PVST가 활성화되어 있으므로 시스템에서 루트 스위치를 선택합니다. 모든 장치의 우선 순위가 같으면 MAC 주소가 가장 오래된 스위치가 우선 순위를 갖습니다. 그러나 10~12년 된 레거시 스위치는 그러한 광범위한 네트워크를 "리딩"할 수 있는 능력과 성능조차 갖추지 못한 것일 수 있습니다.
동시에 네트워크에 수천 달러에 해당하는 최신 스위치가 있을 수 있습니다. 이 스위치는 더 높은 MAC 주소 값으로 인해 수백 달러가 드는 기존 스위치에 "제출"해야 합니다. 이전 스위치가 루트 스위치가 되면 심각한 네트워크 설계 오류를 나타냅니다.

따라서 새 스위치의 설정으로 이동하여 최소 우선 순위 값(예: 0)을 할당해야 합니다. VLAN1을 사용하는 경우 총 우선 순위 값은 0+1=1이 되며 다른 모든 장치는 항상 이를 스위치로 간주합니다. 루트 스위치.

이제 그러한 상황을 상상해보십시오. 어떤 이유로든 루트 스위치를 사용할 수 없게 되면 새 루트 스위치는 우선 순위가 낮은 스위치가 아니라 네트워킹 기능이 더 나은 특정 스위치가 되기를 원할 수 있습니다. 이 경우 루트 브리지 설정은 기본 및 보조 루트 스위치를 할당하는 명령인 spanning-tree vlan <VLAN 네트워크 번호> root <primary/secondary>를 사용합니다. 기본 스위치의 우선순위 값은 32768 - 4096 - 4096 = 24576입니다. 보조 스위치의 경우 공식 32768 - 4096 = 28672로 계산됩니다.

이 번호를 수동으로 입력할 필요가 없습니다. 시스템에서 자동으로 입력합니다. 따라서 우선 순위가 24576인 스위치가 루트 스위치가 되며 사용할 수 없는 경우 기본적으로 다른 모든 스위치의 우선 순위가 최소 28672이라는 사실에도 불구하고 우선 순위가 32768인 스위치가 됩니다. 시스템이 루트 스위치를 자동으로 할당하도록 합니다.

STP 프로토콜 설정을 보려면 show spanning-tree summary 명령을 사용해야 합니다. 이제 패킷 추적기를 사용하여 오늘 다룬 모든 주제를 살펴보겠습니다. 저는 4 2690-스위치 네트워크 토폴로지를 사용하고 있습니다. 모든 Cisco 스위치 모델이 STP를 지원하므로 문제가 되지 않습니다. 그들은 네트워크가 악순환을 형성하도록 서로 연결되어 있습니다.

기본적으로 Cisco 장치는 PSTV+ 모드에서 작동하므로 각 포트가 수렴하는 데 20초 이상 필요하지 않습니다. 시뮬레이션 패널을 사용하면 트래픽 전송을 묘사하고 생성된 네트워크의 매개변수를 볼 수 있습니다.

STP BPDU 프레임이 무엇인지 확인할 수 있습니다. 버전 0 지정이 보이면 RSTP에 버전 2가 사용되므로 STP를 사용하는 것입니다. 루트 스위치의 우선 순위와 MAC 주소로 구성된 루트 ID 값과 동일한 브리지 ID 값도 여기에 제공됩니다.

이 값은 SW0의 루트 스위치 경로 비용이 0이므로 루트 스위치 자체이므로 동일합니다. 따라서 스위치를 켠 후 STP를 사용하여 루트 브리지가 자동으로 선택되고 네트워크가 작동하기 시작했습니다. 루프를 방지하기 위해 스위치 SW0의 상위 포트 Fa2 / 2가 Blocking 상태로 설정되어 있지만 마커의 주황색이 나타내는 것을 볼 수 있습니다.

SW0 스위치 설정 콘솔로 이동하여 몇 가지 명령을 사용해 봅시다. 첫 번째는 show spanning-tree 명령으로 입력 후 VLAN1의 PSTV + 모드에 대한 정보가 화면에 표시됩니다. 여러 VLAN을 사용하는 경우 사용되는 두 번째 및 후속 네트워크에 대한 또 다른 정보 블록이 창 하단에 나타납니다.

PVSTP+를 사용한다는 의미인 IEEE 표준에서 STP 프로토콜을 사용할 수 있음을 알 수 있습니다. 기술적으로 이것은 .1d 표준이 아닙니다. 또한 루트 ID 정보(우선순위 32769, 루트 장치의 MAC 주소, 비용 19 등)도 표시됩니다. 그 다음에는 우선 순위 값 32768 +1을 디코딩하는 브리지 ID 정보가 이어지고 다른 MAC 주소가 이어집니다. 보시다시피 제가 착각했습니다. SW0 스위치는 루트 스위치가 아니며 루트 스위치는 루트 ID 매개변수에 지정된 다른 MAC 주소를 가집니다. 이것은 SW0이 네트워크의 일부 스위치가 루트 역할을 수행할 충분한 이유가 있다는 정보가 포함된 BPDU 프레임을 수신했기 때문이라고 생각합니다. 이제 우리는 이것을 고려할 것입니다.

(번역자 주: 루트 ID는 루트 스위치의 식별자로, STP 프로토콜에서 작동하는 동일한 VLAN의 모든 장치에 대해 동일합니다. 브리지 ID는 루트 브리지의 일부인 로컬 스위치의 식별자입니다. 다른 스위치 및 다른 VLAN).

SW0이 루트 스위치가 아님을 나타내는 또 다른 상황은 루트 스위치에 루트 포트가 없으며 이 경우 포워딩 상태에 있는 루트 포트와 지정 포트가 모두 있다는 것입니다. 연결 유형 p2p 또는 지점 간도 표시됩니다. 이는 포트 fa0/1 및 fa0/2가 인접한 스위치에 직접 연결됨을 의미합니다.
일부 포트가 허브에 연결된 경우 연결 유형은 공유로 지정되며 이에 대해서는 나중에 살펴보겠습니다. 요약 정보를 보기 위해 show spanning-tree summary 명령을 입력하면 이 스위치가 PVSTP 모드에 있고 사용할 수 없는 포트 기능 목록이 표시됩니다.

다음은 VLAN1을 제공하는 포트의 상태 및 수를 보여줍니다: 차단 0, 청취 0, 학습 0, STP 모드에서 포워딩 상태에 있는 2개의 포트가 있습니다.
스위치 SW2로 이동하기 전에 스위치 SW1의 설정을 살펴보겠습니다. 이를 위해 동일한 show spanning-tree 명령을 사용합니다.

스위치 SW1의 루트 ID의 MAC 주소가 SW0의 MAC 주소와 동일한 것을 볼 수 있습니다. 네트워크의 모든 장치가 수렴할 때 루트 브리지 장치의 동일한 주소를 수신하기 때문입니다. STP의 선택을 신뢰하기 때문입니다. 규약. 보시다시피 루트 ID와 브리지 ID 주소가 동일하므로 SW1이 루트 스위치입니다. 또한 "이 스위치는 루트입니다"라는 메시지가 있습니다.

루트 스위치의 또 다른 징후는 루트 포트가 없다는 것입니다. 두 포트 모두 지정됨으로 지정됩니다. 모든 포트가 지정됨으로 표시되고 전달 상태에 있으면 루트 스위치가 있는 것입니다.

스위치 SW3에는 유사한 정보가 포함되어 있으며 해당 포트 중 하나가 차단 상태에 있기 때문에 이제 SW2로 전환합니다. show spanning-tree 명령을 사용하여 Root ID 정보와 우선 순위 값이 나머지 스위치와 동일한 것을 확인했습니다.
또한 포트 중 하나가 대안임을 나타냅니다. 혼동하지 마십시오. 802.1d 표준에서는 이를 차단 포트라고 하며 PVSTP에서는 차단된 포트를 항상 대안이라고 합니다. 따라서 이 대체 Fa0/2 포트는 차단된 상태이며 Fa0/1 포트는 루트 포트 역할을 합니다.

차단된 포트는 스위치 SW0과 스위치 SW2 사이의 네트워크 세그먼트에 있으므로 루프를 형성하지 않습니다. 보시다시피 스위치는 다른 장치가 연결되어 있지 않기 때문에 p2p 연결을 사용합니다.

STP 프로토콜을 통해 수렴하는 네트워크가 있습니다. 이제 케이블을 사용하여 스위치 SW2를 말 스위치 SW1에 직접 연결하겠습니다. 그 후 모든 SW2 포트는 주황색 마커로 표시됩니다.

show spanning-tree summary 명령을 사용하면 처음에 두 포트가 Listening 상태에 있다가 Learning 상태로 들어가고 몇 초 후에 Forwarding 상태로 바뀌는 것을 볼 수 있습니다. 녹색. 이제 show spanning-tree 명령을 실행하면 Root 포트였던 Fa0/1이 현재 차단 상태로 진입하여 Alternative 포트로 알려진 것을 확인할 수 있습니다.

루트 스위치 케이블이 연결된 Fa0/3 포트는 Root 포트가 되고 Fa0/2 포트는 지정된 Designated 포트가 됩니다. 현재 진행 중인 수렴 과정을 다시 살펴보겠습니다. SW2-SW1 케이블을 분리하고 이전 토폴로지로 돌아가겠습니다. SW2 포트가 먼저 차단되었다가 다시 주황색으로 바뀌고 순차적으로 Listening 및 Learning 상태를 거쳐 Forwarding 상태가 되는 것을 볼 수 있습니다. 이 경우 한 포트는 녹색으로 바뀌고 SW0 스위치에 연결된 두 번째 포트는 주황색으로 유지됩니다. 컨버전스 프로세스는 STP 작업 비용과 같이 꽤 오랜 시간이 걸렸습니다.

이제 RSTP가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다. SW2 스위치로 시작하여 해당 설정에 스패닝 트리 모드 rapid-pvst 명령을 입력해 보겠습니다. 이 명령에는 pvst와 rapid-pvst의 두 가지 매개변수 옵션만 있습니다. 저는 두 번째 옵션을 사용합니다. 명령을 입력하면 스위치가 RPVST 모드로 전환되며 show spanning-tree 명령으로 이를 확인할 수 있습니다.

처음에는 이제 RSTP 프로토콜이 작동 중이라는 메시지가 표시됩니다. 다른 모든 것은 변경되지 않았습니다. 그런 다음 다른 모든 장치에 대해 동일한 작업을 수행해야 하며 이로써 RSTP 설정이 완료됩니다. 이 프로토콜이 STP에서 했던 것처럼 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다.

다시 스위치 SW2를 루트 스위치 SW1에 직접 케이블로 연결합니다. 수렴이 얼마나 빨리 발생하는지 살펴보겠습니다. show spanning-tree summary 명령을 입력하고 두 개의 스위치 포트가 차단 상태에 있고 1개는 전달 상태에 있음을 확인합니다.

수렴이 거의 즉시 발생하는 것을 볼 수 있으므로 RSTP가 STP보다 얼마나 빠른지 알 수 있습니다. 다음으로 spanning-tree portfast default 명령을 사용할 수 있습니다. 이 명령은 기본적으로 스위치의 모든 포트를 portfast 모드로 설정합니다. 대부분의 스위치 포트가 호스트에 직접 연결된 Edge 포트인 경우에 해당합니다. Edge가 아닌 포트가 있으면 스패닝 트리 모드로 다시 설정합니다.

VLAN 작업을 구성하려면 매개변수 Priority(스패닝 트리에 대한 스위치 우선순위 설정) 또는 root(스위치를 루트에 할당)와 함께 스패닝 트리 vlan <number> 명령을 사용할 수 있습니다. 스패닝 트리 vlan 1 우선 순위 명령을 사용하여 4096에서 0 사이의 범위에서 61440의 배수인 숫자를 우선 순위로 지정합니다. 이 방법으로 모든 VLAN의 우선 순위를 수동으로 변경할 수 있습니다.

기본 또는 보조 매개변수와 함께 spanning-tree vlan 1 root 명령을 입력하여 특정 네트워크에 대한 기본 또는 백업 루트 포트를 구성할 수 있습니다. 스패닝 트리 VLAN 1 루트 기본을 사용하는 경우 이 포트는 VLAN1의 기본 루트 포트가 됩니다.

show spanning-tree 명령을 입력하면 이 스위치 SW2의 우선순위가 24577이고 루트 ID와 브리지 ID의 MAC 주소가 동일하여 이제 루트 스위치가 되었음을 알 수 있습니다.

수렴 및 역할 전환이 얼마나 빨리 발생했는지 확인할 수 있습니다. 이제 no spanning-tree vlan 1 root primary 명령으로 메인 스위치 모드를 취소하고 그 후에는 우선 순위가 이전 값인 32769로 돌아가고 루트 스위치의 역할은 다시 SW1로 이동합니다.

포트패스트가 어떻게 작동하는지 봅시다. int f0 / 1 명령을 입력하고 이 포트의 설정으로 이동하여 스패닝 트리 명령을 사용하면 시스템이 매개 변수 값을 프롬프트합니다.

다음으로 spanning-tree portfast 명령을 사용합니다. 이 명령은 disable(이 포트에 대해 portfast 비활성화) 또는 trunk(트렁크 모드에서도 이 포트에 대해 portfast 활성화) 옵션과 함께 입력할 수 있습니다.

spanning-tree portfast를 입력하면 기능이 이 포트를 켭니다. BPDU Guard 기능을 활성화하려면 spanning-tree bpduguard enable 명령을 사용해야 하며 spanning-tree bpduguard disable 명령은 이 기능을 비활성화합니다.

한 가지 더 이야기하겠습니다. VLAN1의 경우 스위치 SW2의 SW3 방향 인터페이스가 차단된 경우 다른 VLAN(예: VLAN2)에 대한 다른 설정을 사용하면 동일한 인터페이스가 루트 포트가 될 수 있습니다. 따라서 시스템은 트래픽 로드 밸런싱 메커니즘을 구현할 수 있습니다. 어떤 경우에는 특정 네트워크 세그먼트가 사용되지 않고 다른 경우에는 사용됩니다.

허브를 연결할 때 공유 인터페이스가 있을 때 어떤 일이 발생하는지 보여드리겠습니다. 다이어그램에 허브를 추가하고 두 개의 케이블로 SW2 스위치에 연결하겠습니다.

show spanning-tree 명령은 다음 그림을 표시합니다.

Fa0/5(스위치 왼쪽 하단 포트)는 백업 포트가 되고 포트 Fa0/4(스위치 오른쪽 하단 포트)는 할당된 지정 포트가 됩니다. 두 포트의 유형은 공통 또는 공유입니다. 이는 허브-스위치 인터페이스 세그먼트가 공유 네트워크임을 의미합니다.

RSTP를 사용한 덕분에 대체 포트와 백업 포트가 분리되었습니다. 스패닝 트리 모드 pvst 명령으로 SW2 스위치를 pvst 모드로 전환하면 이제 백업 포트와 대체 포트 간에 차이가 없기 때문에 Fa0/5 인터페이스가 대체 상태로 다시 전환된 것을 볼 수 있습니다.

매우 긴 강의였으며 이해하지 못하는 부분이 있으면 다시 복습할 것을 권합니다.

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출처 : habr.com