1. 최초 RSTP 구성 과정
2. 간접 링크 장애 시 RSTP 동작과정
3. 직접 링크 장애 시 RSTP 동작과정
4. DP 장애 시 BP 동작과정

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1. 최초 RSTP 구성 과정

1단계 – Root Switch 선정
우선순위가 가장 낮은 SW1가 Root Switch가 된다.

2단계 – Proposal BPDU 전송 및 DP 선택
Root Switch가 상대 Switch로 Proposal BPDU를 전송한다.
이 때, P-BPDU를 전송하는 포트는 Designated Port(DP)가 된다.

3단계 – 동기화
P-BPDU를 수신한 Switch는 수신한 포트는 Root Port(RP) 후보가 되고, 나머지 포트는 Blocking 상태로 전환한다.
RP후보를 제외하고 나머지 포트를 Blocking 하는 것을 동기화(Synchronizational)이라고 한다. 다음 단계에서 RP를 Forwarding 상태로 변경해도 루프가 발생되지 않도록 하기 위해서이다.

4단계 – Agreement BPDU 전송 및 RP 선택
SW2, SW3은 SW2의 F0/2, SW3의 F0/1을 RP로 설정한 Agreement BPDU를 Root Switch로 전송하고, Forwarding 상태로 전환한다.
이 때, A-BPDU를 전송한 포트는 Root Port(RP)가 된다.

5단계 – Root Switch의 Forwarding 상태 전환
A-BPDU를 수신한 SW1은 SW2,SW3와 연결된 F0/1, F0/2를 Forwarding 상태로 전환한다.

6단계 SW2<->SW3 동작
SW2는 자신의 DP에 대한 P-BPDU를 SW3으로 전송하지만, SW3의 F0/3은 AP 상태이므로 A-BPDU를 전송하지 않는다.

7단계 SW2<->SW3 동작
SW3로부터 응답을 받지 못한 SW2는 15초동안 P-BPDU를 전송한다.
그래도 응답이 없으면 Learning 상태로 변경하고, 다시 15초 동안 P-BPDU를 전송한다. 이후 15초가 지나면 Forwarding 상태로 전환한다.

P-BPDU / A-BPDU는 쉽게 설명하기 위해 줄인 단어이다. 해당 용어가 실제 사용되는지는 모른다.

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2. 간접 링크 장애 시 RSTP 동작과정

만약 STP를 사용한다면,
SW3의 F0/3은 Max-Age 20초동안 후순위 BPDU를 받고, Listening, Learning 순차적으로 상태가 전환되어 50초가 지나야 Forwarding 상태로 전환되었을 것이다.

RSTP를 사용한다면,
SW3의 F0/3이 후순위 BPDU를 수신하자마자 DP역할을 하기 위해 SW2에게 Proposal BPDU를 전송한다. SW2는 Agreement BPDU로 응답하고, SW3은 A-BPDU를 받자마자 F0/3을 Forwarding 상태로 전환한다.

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3. 직접 링크 장애 시 RSTP 동작과정

1단계.
SW3의 RP인 F0/2가 다운되면, F0/3이 즉시 RP역할을 이어받고 Forwarding 상태로 전환한다.

2단계.
동기화를 위해 F0/14는 Blocking 상태로 전환하고, BP인 F0/15를 AP로 변경한다.

3단계.
DP인 F0/14를 통해 Proposal BPDU를 전송하고, F0/15로 다시 되돌아온 것을 확인함과 동시에 F0/15를 BP로 변경한다.

4단계.
F0/14로 Proposal BPDU를 30초간 전송하고, 이후 Forwarding 상태로 전환한다.

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4. DP 장애 시 BP 동작과정

SW3의 DP인 F0/14가 다운되면, F0/15가 DP 역할을 이어받는다.
30초간 Proposal BPDU를 전송하고 Forwarding 상태로 전환한다.

만약 F0/14가 복구된다면,
F0/14는 DP, F0/15는 BP로 변경되고, F0/14가 30초간 Proposal BPDU를 전송하고 Forwarding 상태로 전환한다.

Rapid Spanning-Tree Protocol

동작 시간이 느린 STP를 대체할 수 있는 RSTP이다. STP 타이머나 Fast 설정을 해도 단축된다곤 한다만,, 여전히 한계가 있다. 그래서 IEEE는 2001년 6월 RSTP를 발표했으며 지금은 802.1W에 정의되어있다.

STP는 경우에 따라 Blocking 상태에서 Forwarding 상태까지 소요 시간이30초 or 50초지만, RSTP는 토폴로지에 변화가 생길 경우 즉시 반영된다. RTSP에서는 자신의 BPDU가 더 우세하면 바로 본인이 Designated Port라고 주장하는 Proposal BPDU를 보낸다. 이 Proposal BPDU를 수신한 상대가 동의하면 Agreement BPDU로 응답한다.

이외 Root Switch를 선정하고, Root Port/Designated Port를 결정하여 활성 토폴로지를 구성하는 것은 동일하다.

RSTP와 STP는 별도 설정없이 호환된다.
RSTP를 사용하는 Switch의 특정포트가 STP를 사용하는 Switch와 연결되었다면, STP에서 사용하는 Configuration BPDU와 TCN BPDU가 전송된다.

1. RSTP의 BPDU
2. RSTP 포트 상태
3. RSTP 포트 종류
4. RSTP 링크 종류
5. RSTP 설정

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1. RSTP의 BPDU

STP의 Configuration BPDU와 비슷하다.

• Version 값은 항상 2이다.
• Message Type(BPDU Type) 값은 항상 2이다.
  RSTP BPDU임을 표시하기 위함이다.
• Flag 필드는 모두 다 사용한다.
  STP에서 Bit 0과 Bit 7만 사용한다.
  Bit 7은 TCN BPDU를 수신했음을 알릴 때 사용하지만, RSTP는 TCN BPDU 차제를 사용하지 않기 때문에 거의 Bit 7을 사용하진 않는다. 다만, STP가 동작하는 Switch와의 호환성을 위해 사용한다.
• 마지막에 ‘Version 1 length’가 추가 되었다.

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2. RSTP 포트 상태

Discarding
STP의 Blocking 상태와 동일하다.

Learning
STP의 Learning 상태와 동일하다.
학습 시간은 기존 15초보다 훨씬 짧다.

Forwarding
STP의 Forwarding 상태와 동일하다.

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3. RSTP 포트 종류

Root Port
STP의 Root Port와 동일하다.
Switch 당 RP 1개씩 선택된다.

Designated Port
STP의 Designated Port와 동일하다.

Alternate Port
RP가 다운되면 RP 역할을 이어받는 포트이다.
Blocking 상태에 있으며, 데이터 송수신은 하지 않고 BPDU만 수신한다.

Backup Port
DP가 다운되면 DP 역할을 이어받는 포트이다.
복수개의 링크로 구성하면, BP가 생긴다.
Blocking 상태에 있으며, 데이터 송수신을 하지 않는다.

Disabled Port
RSTP에서 역할이 없는 포트이다.
ex) 셧다운된 포트

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4. RSTP 링크 종류

Duplex에 따른 구분

(1) Point-to-Point Link : Full-Duplex로 동작하는 포트
(2) Shared Link : Half-Duplex로 동작하는 포트

상대 장비에 따른 구분

(1) Link : RSTP로 동작하는 Switch와 연결된 포트
(2) Edge : STP가 동작하지 않는 장비(PC,라우터)와 연결된 포트, Catalyst Switch에서는 portfast를 설정해야만 Edge 포트로 동작.
(3) Peer : STP와 같은 (RSTP가 아닌) 프로토콜로 동작하는 Switch와 연결된 포트

• Point-to-Point Peer
  Full-Duplex로 동작하고, STP가 동작중인 Switch와 연결된 포트
  (STP가 아닐수도 있음)
• Point-to-Point Link
  Full-Duplex로 동작하고, RSTP가 동작중인 Switch와 연결된 포트

링크 종류 설정

Switch(config)# interface <INTERFACE>
Switch(config-if)# spanning-tree link-type [point-to-point | shared]

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5. RSTP 설정

Switch(config)# spanning-tree mode rapid-pvst
Switch(config)# spanning-tree vlan 1 priority <num>
Switch(config)# interface <INTERFACE>
Switch(config-if)# spanning-tree portfast

1: RSTP를 사용한다.
2: RSTP 우선순위를 조정하여 Root Switch로 만들 수 있다.
3,4: RSTP가 동작한다면 종단장치나 라우터가 연결된 포트는 portfast 설정하여 바로 Forwarding 상태로 변경되도록 한다.