STP

위키백과의 Spanning Tree Protocol 설명

신장 트리 프로토콜

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신장 트리 프로토콜(영어spanning tree protocol, STP)은 래디아 펄먼(Radia Perlman)이 고안한 알고리즘에 기반한 OSI 2계층 프로토콜로 브리지 랜에서 루프 발생을 방지하기 위해 사용된다. 신장 트리 프로토콜은 IEEE 802.1D에서 정의되었으며 이름에서 알 수 있듯이 2계층 브리지(이더넷 스위치)를 통해 연결된 매시 네트워크내에서 신장 트리를 생성한다. 두 노드 사이에 활성된 경로가 두 개 이상 존재할 경우 브리지 루프가 발생할 수 있으며 브리지 루프는 몇 가지 문제를 야기시킨다. 첫째, 동일 MAC 주소(즉, 동일 호스트)가 여러 포트에서 보여 브리지에서 사용하는 MAC 주소 테이블(스위칭 포워딩 테이블)이 실패할 수 있다. 둘째, 브로드캐스트 스톰(broadcast storm)이 발생하여 브로드캐스트 패킷들이 스위치 사이를 무한히 돌게 된다. 브로드캐스트 스톰은 CPU 리소스와 대역폭을 극심히 소모시킨다. 신장 트리는 자동 백업을 지원하는 여분의 링크를 제공하면서 브리지 루프를 방지해 준다.

 

IEEE 802.1Q

위키백과 IEEE 802.1Q 설명

IEEE 802.1Q는 하나의 이더넷 네트워크에서 가상 랜(VLAN)을 지원하는 네트워크 표준이다. 이 표준은 이더넷 프레임을 위한 VLAN 태그 추가 시스템과 더불어, 이러한 프레임을 관리하는데 동반되는 브리지와 스위치에 쓰이는 절차들을 정의한다. 또, 이 표준은 IEEE 802.1p라는 QoS 우선 순위 스키마를 위한 예비를 포함하고 있으며 GARP를 정의한다.

이 표준은 IEEE 802 표준 위원회의 워킹 그룹인 IEEE 802.1이 개발한 것으로, 그 뒤로 IEEE 802.1akIEEE 802.1QatIEEE 802.1Qay를 포함한 개정판들을 활발하게 개발하고 있다.

프레임 포맷

\"Ethernet

 

802.1Q는 원래 프레임을 실제로 캡슐화(encapsulate)하지 않는다. 그 대신 이더넷 프레임에 대하여 출발지 MAC 주소와 원래 프레임의 이더타입/길이 필드들 사이에 32비트 필드를 추가하여 최소 및 최대 프레임 크기를 64 및 1,518 바이트 (옥텟)에서 64 및 1,522 바이트 (802.1Q가 존재하면 42 옥텟을 최소로 적용, 802.1Q가 없으면 46 옥텟을 최소로 적용. IEEE 802.3-2005 Clause 3.5 참조.)로 확장한다. TPID (태그 프로토콜 식별자, tag protocol identifier)를 위해 두 개의 바이트가 사용되며 다른 2바이트는 TCI(태그 제어 정보, tag control information)를 위해 쓰인다. TCI 필드는 더 나아가 PCP, DEI, VID로 분리된다.[1]

16 비트 3 비트 1 비트 12 비트
TPID TCI
PCP DEI VID
  • TPID: IEEE 802.1Q 태그 프레임으로서 프레임을 식별하기 위해 0x8100의 값으로 설정된 16비트 필드. 이 필드는 태그되지 않은 프레임에서 이더타입/길이 필드와 동일한 위치에 있으므로, 태그되지 않은 프레임과 일반 프레임을 구별하는데 사용할 수 있다.
  • TCI
    • PCP(Priority Code Point): IEEE 802.1p 우선 순위를 가리키는 3비트 필드. 프레임의 우선 순위를 가리킨다. 값은 0(최고 작용)부터 7(가장 높음)까지이다. 1은 가장 낮은 우선 순위를 가리킨다.
    • DEI(Drop Eligible Indicator): 1비트 필드.(이전에는 CFI[note 1][2]) PCP와는 별도로, 또는 결합해서 쓰이며 트래픽이 혼잡해질 때 제거되기 적합한 프레임들을 가리키는데 사용된다.[3]
    • VID(VLAN Identifier): VLAN이 어느 프레임에 속하는지를 결정하는 12비트 필드. 0x000, 0xFFF의 값이 예비로 보존된다. 다른 모든 값들은 VLAN 식별자들로 사용될 수 있으며 최대 4,094개의 VLAN까지 허용한다. 예비값 0x000은 프레임이 어떠한 VLAN에도 속하지 않음을 나타낸다. 이 경우 802.1Q는 우선 순위만 지정하고 이를 우선 순위 태그(priority tag)로 참조한다. 브리지에서는 VLAN 1 (기본 VLAN ID)이 관리 VLAN을 위해 예비로 자주 보존되며, 이는 업체에 따라 다르다.