STP(Spanning Tree Protocol) 선출 원리

들어가기 전에 — 왜 포트를 막는가?

스위치를 여러 대 연결하다 보면 자연스럽게 루프(Loop) 가 생긴다.
루프가 생기면 브로드캐스트 프레임이 네트워크를 무한 순환하면서 대역폭을 모두 잡아먹는다. 이걸 브로드캐스트 스톰이라고 한다.

STP는 이 문제를 해결하기 위해 특정 포트를 의도적으로 차단해서 논리적으로 루프 없는 트리 구조를 만든다.

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STP 선출 3단계

STP는 아래 순서로 네트워크 구조를 결정한다.

1단계: Root Bridge 선출
2단계: Root Port 선출 (Root Bridge 제외한 나머지 스위치)
3단계: Designated Port 선출 → 나머지는 Blocking

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1단계 — Root Bridge 선출

Root Bridge는 네트워크의 기준점이 되는 스위치다.
모든 경로 계산이 Root Bridge 기준으로 이루어진다.

 

선출 기준

1순위: Bridge ID가 낮은 스위치
       └── Bridge ID = Priority(2byte) + MAC Address(6byte)

2순위: Priority가 같으면 MAC Address가 낮은 스위치

Priority 기본값은 32768이다.
관리자가 Priority를 낮게 설정하면 해당 스위치가 Root Bridge가 된다.

 

예시

스위치	Priority	MAC Address	Bridge ID
SW1	32768	AA:AA:AA:AA:AA:01	32768.AA:AA:...:01
SW2	32768	AA:AA:AA:AA:AA:02	32768.AA:AA:...:02
SW3	4096	AA:AA:AA:AA:AA:03	4096.AA:AA:...:03

→ SW3이 Root Bridge (Priority가 가장 낮음)

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2단계 — Root Port 선출

Root Bridge가 아닌 나머지 스위치들은 각자 Root Bridge로 가는 최적 경로의 포트를 Root Port로 선출한다.

 

선출 기준 (순서대로 적용)

1순위: Root Path Cost가 낮은 포트
2순위: 연결된 스위치의 Bridge ID가 낮은 포트
3순위: 연결된 포트의 Port ID가 낮은 포트

 

Root Path Cost란?

Root Bridge까지 가는 데 드는 누적 비용이다.
링크 속도가 빠를수록 Cost가 낮다.

 

링크 속도	Cost
10 Mbps	100
100 Mbps	19
1 Gbps	4
10 Gbps	2

링크가 빠를수록 Cost가 낮고, Cost가 낮을수록 우선 선택된다.

 

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3단계 — Designated Port 선출 & Blocking

Root Port가 결정됐으면, 각 세그먼트(링크)마다 Designated Port 하나를 선출한다.

• Root Bridge의 모든 포트 → 자동으로 Designated Port
• 나머지 링크 → Root Path Cost가 낮은 쪽 포트가 Designated Port
• Designated Port도 Root Port도 아닌 포트 → Blocking (차단)

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포트 상태 정리

포트 역할	상태	설명
Root Port	Forwarding	Root Bridge로 가는 최적 경로
Designated Port	Forwarding	세그먼트의 대표 포트
Non-Designated Port	Blocking	루프 방지를 위해 차단

 

전체 흐름 요약

1 스위치들이 BPDU(Bridge Protocol Data Unit)를 교환
2 Bridge ID 비교 → Root Bridge 선출
3 각 스위치가 Root Path Cost 계산 → Root Port 선출
4 각 세그먼트에서 Designated Port 선출
5 나머지 포트 Blocking → 루프 제거 완료

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실습 확인 명령어 (Cisco)

# STP 상태 확인
SW1# show spanning-tree

# 특정 VLAN STP 확인
SW1# show spanning-tree vlan 10

# Root Bridge 여부 확인
SW1# show spanning-tree | include Root

마치며

STP의 핵심은 선출 → 차단 → 트리 구조 완성이다.
Root Bridge를 누가 되느냐에 따라 트래픽 경로가 완전히 달라지기 때문에, 실무에서는 Priority를 직접 설정해서 원하는 스위치가 Root Bridge가 되도록 설계한다.

다음 편에서는 VLAN마다 별도의 STP 인스턴스를 운영하는 PVST(Per-VLAN Spanning Tree) 를 다룬다.