9장. VTP와 STP 2012년 2학기 중부대학교 정보보호학과 이병천 교수.

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1 9장. VTP와 STP 2012년 2학기 중부대학교 정보보호학과 이병천 교수

2 VTP VTP(VLAN Trunking Protocol)
스위치마다 일일이 VLAN을 설정하지 않아도 네트워크 전체에 일관성 있는 VLAN 설정 가능 시스코 전용 프로토콜

3 VTP 주의사항 VTP가 동작하려면 스위치 사이에 반드시 트렁크(trunk) 가 설정되어 있어야 함
VLAN ID 1~1005에 대해서만 인식 이상의 확장 된 범위의 VLAN에서는 VTP를 지원하지 않음 VTP는 VLAN 정보만을 전달하고 포트의 설정까지 전달하 지는 않음

4 스위치의 3가지 모드 서버모드(Server Mode) 트랜스페어런트모드(Transparent Mode)
VLAN의 생성, 수정, 삭제를 자유롭게 할 수 있는 모드 모든 스위치는 기본적으로 서버모드로 동작 트랜스페어런트모드(Transparent Mode) 독립적으로 동작하는 스위치 모드 서버모드의 스위치로부터 받은 VLAN 정보를 자신에게는 반영하지 않지만 이웃 스위치에게 전달 클라이언트모드(Client Mode) 자신이 직접 VLAN을 생성, 수정, 삭제하지 못함 서버모드의 스위치로부터 받은 VLAN 정보를 반영

5 VTP 기본 네트워크 토폴로지 SW1: 서버 SW2: 클라이언트 SW3: 트랜스페어런트 SW4: 클라이언트

6 VTP 설정 VTP Version 설정 VTP Mode 설정 VTP 도메인/암호 설정
Vtp mode server (기본 설정 값) Vtp mode client Vtp mode transparent VTP 도메인/암호 설정 Vtp domain cisco Vtp password cisco VTP가 동작하기 위해서는 Mode 이외의 모든 설정값 이 일치하여야 한다.

7 VTP 설정 SW3(config)#vtp version 2 SW3(config)#vtp mode transparent
VTP mode already in V2. SW1(config)#vtp mode server Device mode already VTP SERVER. SW1(config)#vtp domain infocomm Changing VTP domain name from NULL to infocomm SW1(config-if)#vtp password infocomm Setting device VLAN database password to infocomm SW1(config)#int fa0/1 SW1(config-if)#switchport mode trunk SW3(config)#vtp version 2 SW3(config)#vtp mode transparent Setting device to VTP TRANSPARENT mode. SW3(config)#vtp domain infocomm Domain name already set to infocomm. SW3(config)#vtp password infocomm Setting device VLAN database password to infocomm SW3(config)#int range fa0/1-2 SW3(config-if-range)#switchport mode trunk SW2(config)#vtp version 2 VTP mode already in V2. SW2(config)#vtp mode client Setting device to VTP CLIENT mode. SW2(config)#vtp domain infocomm Domain name already set to infocomm. SW2(config)#vtp password infocomm Setting device VLAN database password to infocomm SW2(config)#int range fa0/1-2 SW2(config-if-range)#switchport mode trunk SW4(config)#vtp version 2 SW4(config)#vtp mode client Setting device to VTP CLIENT mode. SW4(config)#vtp domain infocomm Changing VTP domain name from NULL to infocomm SW4(config)#vtp password infocomm Setting device VLAN database password to infocomm SW4(config)#int fa0/1 SW4(config-if)#switchport mode trunk

8 Show VTP status VTP Pruning: 필요없는 브로드캐스트 트래픽이 전달되지 않도록 설정하는 것
SW1#show vtp status VTP Version : 2 Configuration Revision : (설정 개정 번호) Maximum VLANs supported locally : 255 Number of existing VLANs : 5 VTP Operating Mode : Server VTP Domain Name : infocomm VTP Pruning Mode : Disabled VTP V2 Mode : Enabled VTP Traps Generation : Disabled MD5 digest : 0x8A 0x00 0xFA 0x50 0x62 0x36 0xCD 0xC6 Configuration last modified by at :18:04 Local updater ID is (no valid interface found) VTP Pruning: 필요없는 브로드캐스트 트래픽이 전달되지 않도록 설정하는 것

9 VLAN 설정 서버인 SW1에서 VLAN 설정 SW1(config)#vlan 10
SW1(config-vlan)#name VLAN_10 SW1(config-vlan)#exit SW1(config)#vlan 20 SW1(config-vlan)#name VLAN_20 SW1(config)#vlan 70 SW1(config-vlan)#name Infocomm SW1(config)#do show vlan VLAN Name Status Ports 1 default active Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5 Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9 Fa0/10, Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13 Fa0/14, Fa0/15, Fa0/16, Fa0/17 Fa0/18, Fa0/19, Fa0/20, Fa0/21 Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24, Gig1/1 Gig1/2 10 VLAN_ active 20 VLAN_ active 70 Infocomm active

10 VLAN 설정 SW1의 VLAN 설정이 다른 SW들에게 어떻게 반영 되는지 확인 클라이언트 모드인 SW2, SW4에는
같은 설정 값이 반영됨 VLAN 생성 허용 안됨 SW2(config)#vlan 50 VTP VLAN configuration not allowed when device is in CLIENT mode. SW2(config)#do show vlan VLAN Name Status Ports 1 default active Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5, Fa0/6 Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9, Fa0/10 Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13, Fa0/14 Fa0/15, Fa0/16, Fa0/17, Fa0/18 Fa0/19, Fa0/20, Fa0/21, Fa0/22 Fa0/23, Fa0/24, Gig1/1, Gig1/2 10 VLAN_ active 20 VLAN_ active 70 Infocomm active SW4(config)#vlan 30 VTP VLAN configuration not allowed when device is in CLIENT mode. SW4(config)#do show vlan VLAN Name Status Ports 1 default active Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5 Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9 Fa0/10, Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13 Fa0/14, Fa0/15, Fa0/16, Fa0/17 Fa0/18, Fa0/19, Fa0/20, Fa0/21 Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24, Gig1/1 Gig1/2 10 VLAN_ active 20 VLAN_ active 70 Infocomm active

11 VLAN 설정 트랜스페어런트 모드의 스위치 SW3 VLAN 생성 가능 SW1에서 생성한 VLAN은 반영되지 않음
SW3(config)#vlan 100 SW3(config-vlan)#name VLAN_100 SW3(config-vlan)#exit SW3(config)#vlan 200 SW3(config-vlan)#name VLAN_200 SW3(config)#do show vlan VLAN Name Status Ports 1 default active Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5, Fa0/6 Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9, Fa0/10 Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13, Fa0/14 Fa0/15, Fa0/16, Fa0/17, Fa0/18 Fa0/19, Fa0/20, Fa0/21, Fa0/22 Fa0/23, Fa0/24, Gig1/1, Gig1/2 100 VLAN_ active 200 VLAN_ active VLAN 생성 가능 SW1에서 생성한 VLAN은 반영되지 않음 SW1의 VLAN 정보는 SW4로 전달

12 네트워크의 이중화 이중화(redundancy) 이중화의 문제점
데이터의 통로를 두개 이상으로 만드는 구성방법. 예기치 못한 회 선 이상 문제에 대처하기 위함 이중화 구성이 되지 않은 네트워크는 가용성이 떨어짐 이중화의 문제점 동일한 프레임의 반복 수신 2계층 스위치 루프가 발생 플러딩 발생 루프 발생

13 STP STP(Spanning Tree Protocol) SPA(Spanning Tree Algorithm)
프레임 플러딩과 루프 발생을 방지하기 위한 프로토콜 STP는 모든 스위치에서 기본적으로 동작 IEEE 802.1D 표준 루프가 발생할 수 있는 경로를 논리적으로 차단함으로써 목적지로 가는 경로를 하나로 만듬 사용하던 경로에 문제가 발생할 경우 대체경로를 통해 통 신할 수 있도록 운영 그림 9-5에서 SW0의 포트 fa0/3을 논리적으로 차단 SPA(Spanning Tree Algorithm) 어떤 포트를 차단할지를 결정하는 알고리즘

14 BPDU BPDU(Bridge Protocol Data Unit)
STP가 동작하는 스위치에 의해서 교환되는 STP 정보를 포함하는 프레임

15 헬로우 타이머 기본 2초

16 STP의 동작 순서 1. 루트브리지 선출 2. 각 스위치에서 루트브리지로의 최소 비용 경로 결정 3. 나머지 경로들의 삭제
2. 각 스위치에서 루트브리지로의 최소 비용 경로 결정 3. 나머지 경로들의 삭제 4. 타이(tie) 상태에 대한 수정

17 STP의 동작 1. 루트 브리지 선출 가장 낮은 브리지 ID를 갖는 브리지를 루트브리지로 선출 한다.
각각의 브리지는 설정 가능한 우선순위(2byte)와 유일한 MAC주소(6byte)를 갖는다. 브리지 ID(8byte)는 이 두 가 지를 모두 포함한다. 두 브리지 ID를 비교할 때, 우선 순위를 먼저 비교한다. 이 값이 같을 경우 MAC 주소를 비교한다. 망 관리자는 우 선 순위 값을 설정하여 특정 브리지를 루트브리지로 삼을 수 있다.

18 브리지 ID 브리지 ID

19 STP의 동작 2. 루트 브리지로의 최소 비용 경로 결정
spanning tree가 계산되면 망내 장비는 최소 비용으로 루트로의 메시지 전송이 가능 각 브리지에서의 최소 비용 경로: 루트 브리지가 선출된 다음, 각각의 브리지는 루트에서 자신으로 연결되는 각각 의 경로에 대한 비용을 결정하고 그 중 최소 비용의 경로 를 선택한다. 선택된 경로로 연결된 포트를 이 브리지의 루트포트(root port)라 한다. 각 네트워크 세그먼트에서의 최소 비용 경로: 네트워크 세그먼트 상의 브리지들은 해당 네트워크 세그먼트에서 루트로의 최소 비용 경로를 갖는 브리지를 결정하고 이 브리지와 해당 네트워크 세그먼트를 연결한 포트를 해당 세그먼트의 지명 포트(designated port)라 한다.

20 STP의 동작 3. 나머지 경로들의 삭제 4. 타이(tie) 상태에 대한 수정
루트 포트 혹은 지명 포트를 제외한 모든 포트를 막아놓 는다. 4. 타이(tie) 상태에 대한 수정 간혹 하나의 브리지에 둘 이상의 포트가 최소 비용 경로 에 연결되어 있거나 동일 네트워크 세그먼트내 둘 이상의 브리지가 같은 비용의 경로를 가질 수 있다. 이 경우 하나 만 남기고 나머지 경로를 제거한다.

21 타이(tie) 문제 해결 루트 포트에 대한 타이 제거(Breaking ties for root ports):
하나의 브리지에서 최소 비용 경로가 여러 개 존재할 경우, 각각의 경로에 대해 이웃 브리지의 브리지 ID값을 확인하고 이 값이 가장 작은 경로를 선택하여 루트 포트로 정한다 지정 포트에 대한 타이 제거(Breaking ties for designated ports): 세그먼트내 하나 이상의 브리지가 최소 비용 경로를 가질 때, 더 낮은 브리지 ID를 갖는 브리지가 메시지 전송을 위해 사용되며 해 당 네트워크 세그먼트로 브리지하는 데에 사용되는 포트가 해당 세그먼트에 대한 지정포트(designated port)가 된다. 최종 타이 제거자(The final tie-breaker): 몇 가지 경우에 있어서 두 개의 브리지가 여러 라인으로 연결되어 여전히 타이(tie)가 존재할 수 있다. 이처럼 하나의 브리지에 여러 개의 루트 포트 또는 지정 포트가 있을 경우 가장 낮은 포트 번호 를 갖는 포트를 사용한다.

22 이중화 LAN X 차단

23 루트브리지 선출 Do show spanning-tree 명령 루트브리지
SW0(config)#do show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority Address D6.A1E1 Cost Port (FastEthernet0/2) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority (priority sys-id-ext 1) Address F3C.843D Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type Fa0/ Altn BLK P2p Fa0/ Root FWD P2p Fa0/ Desg FWD P2p SW1(config)#do show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority Address D6.A1E1 Cost Port (FastEthernet0/2) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority (priority sys-id-ext 1) Address C2.0475 Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type Fa0/ Desg FWD P2p Fa0/ Root FWD P2p SW2(config)#do show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority Address D6.A1E1 Cost Port (FastEthernet0/2) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority (priority sys-id-ext 1) Address BB8.31BD Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type Fa0/ Desg FWD P2p Fa0/ Root FWD P2p SW3(config)#do show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority Address D6.A1E1 This bridge is the root Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority (priority sys-id-ext 1) Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type Fa0/ Desg FWD P2p Fa0/ Desg FWD P2p Fa0/ Desg FWD P2p 루트브리지

24 루트브리지 선출 Root Desg Altn X SW3를 루트브리지로 선출

25 최단경로 결정 루트브리지가 선출되면 각 스위치에서 루트브리지 를 목적지로 하는 최단 경로를 결정.
이에 따라 각 스위치들은 포트들의 역할을 구분 루트포트(root port): 루트브리지와 가장 가까운 포트. 데 이터를 정상적으로 송수신할 수 있는 포트 지정포트(designated port): 루트포트와 연결된 상대방 스위치의 포트. 데이터를 정상적으로 송수신할 수 있는 포트 비지정포트(non-designated port): 데이터를 주고받지 는 않지만 BPDU는 주고받는 포트 루트브리지의 모든 포트는 지정포트로 동작한다.

26 최단경로 결정 SW0의 fa0/3이 비지정포트가 된 이유 STP의 기본 경로비용 STP의 경로비용 재설정 가능
Fa0/2와 Fa0/3 포트는 루트브리지로의 도달비용이 동일 포트우선순위 값이 낮은 것을 선택하고 높은 것은 차단 Fa0/2: (루트포트) Fa0/3: (비지정포트) STP의 기본 경로비용 STP의 경로비용 재설정 가능 Spanning-tree cost 명령

27 STP에서의 포트 상태의 변화 3가지 타이머 5가지 상태
헬로우 타이머(hello timer): BPDU의 주기적인 전송시간. 기본 2초 전송 지연(forward delay): 15초 최대 시간(maximum age): 20초 5가지 상태 차단(blocking) 청취(listening) 학습(learning) 포워딩(forwarding) 비활성화(disabled)

28 STP에서의 포트 상태의 변화

29 STP에서의 포트 상태의 변화 Port가 활성화 되면 Learning이나 Blocking상태가 된다(활성화 되었을 시 Port가 Root Port이거나 Designated Port라면 ‘Learning’상태가 되고, 활 성화 된 Port가 Alternate Port라면 ‘Blocking’상태가 된다). 어떤 상태에서든 Port에 STP 관련 Error가 발생하거나 Disabled (비활성화) 되면 Disabled 상태가 된다. ‘Alternate Port’가 Root Port 또는 Designated Port로 변경되고, Default 로 Max age(20초)가 경과하면 Listening 상태로 변경된다. Root Port 또는 Designated Port가 ‘Alternate Port’로 변경되면 즉시 Blocking상태로 변경된다. Listening상태의 Root Port, Designated Port는 Default로 Forward Delay(15초) 가 경과하면 Learning상태로 변경된다. 또한 Learning상태에 서 다시 Forward Delay의 시간이 지나면 Forwarding 상태가 된다. 차단상태 -> 청취상태 -> 학습상태 -> 포워딩 상태 20초 초 초

30 TCN TCN(Topology Change Notification) BPDU
스위치는 포워딩 상태였던 포트가 동작하지 않거나 토폴 로지가 변경되면 이를 루트브리지에 통보하는데 이때 사 용하는 프레임이 TCN BPDU임 루트브리지가 아닌 스위치가 TCN BPDU를 수신하면 TCA(Topology Change Acknowledge) BPDU를 전송 TCN BPDU를 수신한 루트브리지는 TC(Topology Change) BPDU를 전송 TC BPDU를 수신한 스위치들은 토폴로지 변경을 인지하 고 STP를 다시 계산하고 적용 토폴로지 변화에 유동적으로 대처

31 인위적인 루트브리지 설정 루트브리지는 자동으로 선출됨 특정 스위치를 루트브리지로 설정하려면
우선순위 설정: spanning-tree vlan 1 priority 4096 프라이머리 선언: spanning-tree vlan 1 root primary

32 포트패스트 포트패스트 (PortFast) 란? 포트패스트 설정 방법
스위치는 STP 과정을 거치기 때문에 새로운 포트를 연결 한 경우 즉시 연결되지 않음 포트패스트를 설정하면 포트상태가 즉시 포워딩 상태로 변경됨. STP 동작이 끝날 때까지 기다릴 필요 없음. 스위치 루프가 일어날 수 있으므로 주의해야 함 포트패스트 설정 방법 Int fa0/1 (포트 선택) Spanning-tree portfast

33 STP 프로토콜의 종류 표 9-5. STP의 종류

34 PVST+ 기본 네트워크 토폴로지 그림 9-6. P266

35 스위치 설정 SW1, SW2, SW3 모두 다음과 같이 똑같이 설정 SW1(config)#vlan 10
SW1(config-vlan)#name info SW1(config-vlan)#exit SW1(config)#vlan 30 SW1(config-vlan)#name comm SW1(config)#interface FastEthernet0/1 SW1(config-if)#switchport access vlan 10 SW1(config-if)#exit SW1(config)#interface FastEthernet0/2 SW1(config-if)#switchport access vlan 30 SW1(config)#interface FastEthernet0/3 SW1(config-if)#switchport mode trunk SW1(config)#interface FastEthernet0/4

36 Show spanning-tree Show spanning-tree 명령 SW3가 루트브리지로 선출되었음
SW3#show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority Address D.6152 This bridge is the root Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority (priority sys-id-ext 1) Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type Fa0/ Desg FWD P2p Fa0/ Desg FWD P2p VLAN0010 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority Address D.6152 This bridge is the root Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority (priority sys-id-ext 10) Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type Fa0/ Desg FWD P2p Fa0/ Desg FWD P2p Fa0/ Desg FWD P2p VLAN0030 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority Address D.6152 This bridge is the root Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority (priority sys-id-ext 30) Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type Fa0/ Desg FWD P2p Fa0/ Desg FWD P2p Fa0/ Desg FWD P2p Show spanning-tree 명령 SW3가 루트브리지로 선출되었음

37 STP 결과 desg root 루트브리지 altn desg root desg

38 인위적인 루트브리지 설정 다음과 같이 인위적으로 설정해보자. VLAN 1 루트브리지: SW1 세컨더리 루트브리지: SW2
SW1(config)#spanning-tree vlan 1 root primary SW1(config)#spanning-tree vlan 30 root secondary SW2(config)#spanning-tree vlan 10 root primary SW2(config)#spanning-tree vlan 1 root secondary SW3(config)#spanning-tree vlan 30 root primary SW3(config)#spanning-tree vlan 10 root secondary

39 설정 결과 vlan 10 루트브리지 vlan 30 - altn vlan 1 루트브리지 vlan 1 - altn

40 Rapid PVST+ PVST+의 경우 STP가 동작하면서 네트워크 장애 및 토폴로지 변화 발생시 특정 시간을 기다려야 한 다는 단점. 이것을 해결한 것이 Rapid PVST+임. SW3(config)#spanning-tree mode rapid-pvst SW3(config)# SW3(config)#interface FastEthernet0/1 SW3(config-if)#spanning-tree portfast SW3(config-if)#exit SW3(config)#interface FastEthernet0/2 SW3(config)#int range fa0/3-4 SW3(config-if-range)#switchport mode trunk SW3(config-if-range)#spanning-tree link-type point-to-point 세개의 스위치 모두 동일하게 설정

41 요약 VTP의 세가지 Mode 설정 Vtp mode server (기본 설정 값) Vtp mode client
Vtp mode transparent SW1(config)#vtp version 2 VTP mode already in V2. SW1(config)#vtp mode server Device mode already VTP SERVER. SW1(config)#vtp domain infocomm Changing VTP domain name from NULL to infocomm SW1(config-if)#vtp password infocomm Setting device VLAN database password to infocomm SW1(config)#int fa0/1 SW1(config-if)#switchport mode trunk

42 요약 STP의 동작 순서 스위치 포트의 3가지 역할 1. 루트브리지 선출
2. 각 스위치에서 루트브리지로의 최소 비용 경로 결정 3. 나머지 경로들의 삭제 4. 타이(tie) 상태에 대한 수정 스위치 포트의 3가지 역할 루트포트(root port): 루트브리지와 가장 가까운 포트. 데이터 를 정상적으로 송수신할 수 있는 포트 지정포트(designated port): 루트포트와 연결된 상대방 스위 치의 포트. 데이터를 정상적으로 송수신할 수 있는 포트 비지정포트(non-designated port): 데이터를 주고받지는 않 지만 BPDU는 주고받는 포트

43 요약 STP에서의 포트 상태의 변화 인위적인 루트브리지 설정 차단(blocking) 청취(listening)
학습(learning) 포워딩(forwarding) 비활성화(disabled) 인위적인 루트브리지 설정 SW1(config)#spanning-tree vlan 1 root primary SW1(config)#spanning-tree vlan 30 root secondary

44 9장 실습과제 실습1. 그림 9-5의 이중화 LAN을 구성하고 STP의 동작을 확인하시오.
실습2. 그림 9-6의 토폴로지를 구성하고 결과를 분석하시오. 루트브리지 선정 각 스위치의 포트의 상태 실습3. 그림 9-6의 토폴로지에서 인위적으로 루트 브리지 설정하고 그 결과를 분석하시오.

45 9장 실습과제 실습4. 다음 토폴로지에 대해서 VTP를 이용하여 VLAN 설정을 자동 전송되도록 운영
루트브리지를 인위적으로 설정하고 STP 결과를 분석

46 9장 실습과제 실습5. 다음 토폴로지에 대해 STP 프로토콜의 결 과를 분석하시오.