✅ [실습로그] STP의 진화! 더 빠르고 효율적인 RSTP와 MSTP 알아보기 🌳

네트워크 다운타임 최소화! RSTP의 속도와 MSTP의 효율성을 마스터하자! 🚀

[들어가며: STP의 한계, 더 빠른 복구가 필요해!]

우리가 이전에 배운 표준 STP(Spanning Tree Protocol)는 네트워크 루프를 막아주는 아주 중요한 기술이지만, 한 가지 아쉬운 점이 있었지. 바로 네트워크 토폴로지에 변화가 생겼을 때, 차단됐던 포트가 다시 활성화되기까지

30초에서 50초나 되는 긴 시간이 걸린다는 점이야. 현대 네트워크 환경에서는 이 잠깐의 단절도 치명적일 수 있어.

 

그래서 STP는 꾸준히 발전해왔어. 더 빠른 복구 속도에 초점을 맞춘 RSTP와, 수많은 VLAN 환경을 더 효율적으로 관리하기 위한 MSTP가 바로 그 주인공들이지.

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• 표준 진화: IEEE STP (802.1D) → RSTP (802.1w) → MSTP (802.1s)
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• 시스코 진화: PVST+ → Rapid PVST+ → MSTP

오늘은 이 진화의 핵심, RSTP와 MSTP에 대해 자세히 알아볼 거야!

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Part 1: RSTP (Rapid STP) – 더 빨라진 스패닝 트리! 🚀

RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)는 이름 그대로 표준 STP의 느린 수렴(Convergence) 속도를 개선한 버전이야. 시스코 장비에서는

Rapid PVST+ 모드로 설정해서 사용할 수 있어.

 

RSTP의 핵심 개선점

• 빠른 장애 복구:
  • 표준 STP에서는 선택적으로 설정해야 했던
     
  • UplinkFast나 BackboneFast 같은 기능들이 RSTP에는 아예 기본으로 내장되어 있어.
  • 덕분에 링크에 장애가 발생했을 때, 예비 경로로 전환되는 시간이
     
  • 1초 미만으로 대폭 단축되지.
• 능동적인 BPDU 교환:
  • 표준 STP에서는 루트 브리지만이 주기적으로 BPDU를 생성하고 나머지 스위치들은 전달만 했어.
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  • 하지만 RSTP에서는
     
  • 모든 스위치가 헬로 타임(Hello Time, 2초)마다 각자의 BPDU를 이웃 스위치와 직접 주고받아.
  • 그래서 이웃 스위치로부터 BPDU를 3번(총 6초) 연속으로 받지 못하면 바로 링크에 문제가 생겼다고 판단하고 조치에 들어가. 20초를 기다려야 했던 표준 STP보다 훨씬 빠르지!
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표준 STP와의 차이점

• 포트 역할(Port Role) 추가: 기존 루트 포트(Root Port), 지정 포트(Designated Port) 외에 두 가지 예비 역할이 추가됐어.
  • Alternate port: 루트 포트의 백업(대체) 포트.
  • Backup port: 지정 포트의 백업 포트. 허브를 통해 연결되는 등 특수한 경우에 생겨.
• 포트 상태(Port State) 단순화: 표준 STP의 복잡했던 5가지 상태(Disable, Blocking, Listening, Learning, Forwarding)가 3가지로 단순화됐어.
  • Discarding: STP의 Disable, Blocking, Listening 상태를 하나로 합친 거야. 이 상태에서는 사용자 트래픽을 전달하지 않고 폐기해.
  • Learning: MAC 주소를 학습하는 상태. (unchanged)
  • Forwarding: 정상적으로 데이터를 전달하는 상태. (unchanged)
• BPDU 구조 개선: TCN BPDU를 사용하지 않고, BPDU 플래그 필드의 비트를 더 적극적으로 사용해서 스위치 간에 제안(Proposal)과 동의(Agreement) 같은 더 정교한 통신을 해.

RSTP 모드 설정

시스코 스위치에서 RSTP(Rapid PVST+) 모드로 변경하는 명령어는 간단해.

Cisco CLI

 

SW1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst

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Part 2: MSTP (Multiple STP) – 여러 VLAN을 효율적으로! 🏞️

RSTP로 속도 문제는 해결했지만, VLAN이 수백 개씩 되는 대규모 네트워크에서는 또 다른 문제가 발생해.

MSTP의 출현 배경

• 표준 STP (CST): 모든 VLAN이 하나의 STP 인스턴스를 공유해. 자원 소모는 적지만, VLAN별로 다른 경로를 사용하게 하는
   
• 부하 분산이 불가능했지.
• 시스코 PVST+: VLAN마다 별개의 STP 인스턴스를 돌려서 VLAN별 부하 분산을 가능하게 했어. 하지만
   
• VLAN 개수가 많아질수록 스위치의 CPU와 메모리 부하가 심각해지는 단점이 있었지.

이 두 가지 방식의 장점만 쏙쏙 뽑아 만든 것이 바로 **MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol)**야!

MSTP 동작 원리

MSTP의 핵심은

여러 VLAN을 하나의 그룹(인스턴스)으로 묶어서 관리하는 거야.

• MST Name (영역 이름)
• MST Revision (설정 버전 번호)
• MST 인스턴스별 소속 VLAN 정보

• MST Region (영역): 동일한 MST 설정을 가진 스위치들의 그룹이야. 같은 영역에 속하려면 아래 정보들이 모두 일치해야 해.
• MST 영역(Region)의 특징:
  • 외부에서 볼 때 MST Region은 마치
     
  • 하나의 거대한 논리적인 스위치처럼 보여.
  • 영역 내부에서는 우리가 지정한
     
  • 인스턴스(MSTI)별로 각각 다른 스패닝 트리가 돌아가.
  • 영역 내부를 대표하는 스패닝 트리를 **IST (Internal Spanning Tree)**라고 해. 이 IST가 MST 영역 외부와 통신하는 대표 선수 역할을 하지.
     
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• MST 영역 외부와의 통신:
  • MST 영역이 MST를 지원하지 않는 다른 스위치들과 통신할 때는, 모든 VLAN을 하나로 묶어 관리하는
     
  • CST(Common Spanning Tree) 방식으로 동작해.
• CIST (Common and Internal Spanning Tree):
  • 네트워크 전체를 아우르는 최종적인 스패닝 트리야. 각 MST 영역 내부의 대표(IST)와 영역 외부의 STP(CST)가 합쳐져서 만들어지는 논리적인 트리라고 생각하면 돼.
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MSTP 설정 예시

VLAN 10, 30을 인스턴스 1로, VLAN 20, 40을 인스턴스 2로 묶고, 인스턴스별로 루트 브리지를 다르게 지정해서 부하를 분산시켜 보자.

Cisco CLI

 

// 1. MST 모드로 변경
SW1(config)#spanning-tree mode mst

// 2. MST 설정 모드로 진입
SW1(config)#spanning-tree mst configuration
SW1(config-mst)#name A
SW1(config-mst)#revision 1
SW1(config-mst)#instance 1 vlan 10,30
SW1(config-mst)#instance 2 vlan 20,40
SW1(config-mst)#exit

// 3. 인스턴스별 루트 브리지 지정
// SW1을 인스턴스 1의 Root, 인스턴스 2의 Secondary Root로 설정
SW1(config)#spanning-tree mst 1 priority 0
SW1(config)#spanning-tree mst 2 priority 4096

// SW2를 인스턴스 2의 Root, 인스턴스 1의 Secondary Root로 설정
SW2(config)#spanning-tree mst 2 priority 0
SW2(config)#spanning-tree mst 1 priority 4096

이렇게 하면 VLAN 10, 30의 트래픽은 SW1을 중심으로, VLAN 20, 40의 트래픽은 SW2를 중심으로 흐르게 되어 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 돼!

 

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[마무리하며 ✨]

오늘은 표준 STP의 한계를 극복하기 위해 등장한 RSTP와 MSTP에 대해 알아봤어. RSTP는 빠른 장애 복구 속도로 네트워크 안정성을 높여주고, MSTP는 대규모 VLAN 환경에서 부하 분산과 자원 효율성을 동시에 만족시켜주는 강력한 솔루션이야.

내가 운영하는 네트워크의 규모와 요구사항에 맞춰 적절한 스패닝 트리 프로토콜을 선택하고 구성하는 것이 안정적인 L2 네트워크를 구축하는 핵심이라는 점, 잊지 말자! 😊

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