Spanning Tree Protocol

Switch끼리 연결할때 Link가 하나 밖에 없으면 그 Link가 끊어졌을때 통신이 안된다.
그래서 이중화를 하는데 이렇게 하면 Loop가 생겨 버린다
이 Loop를 막아주는게 STP 이다.

1. Switching Loop 문제
                    SW1
              |              |
           SW2---------SW3
              |
           PC-A
[SW1 , SW2 , SW3가 삼각형으로 연결된 상태에서 PC-A가 ARP Broadcast를 보내면 SW1 → SW3 → SW2 → SW1 ... 이렇게 양쪽 방향으로 계속 돈다]
A. Broadcast Storm : L2 Frame에는 TTL이 없어서 Broadcast Frame이 Loop를 계속 돌게된다. 결국 대역폭 , CPU를 다써버려서 네트워크가 마비 된다.
B. MAC Table 불안정 : 같은 Source MAC이 여러 Port로 들어와서 MAC Table이 계속 바뀐다 [MAC Flapping]
C. 중복 Frame : 목적지가 같은 Frame을 여러번 받게 된다.

2. STP 란?
IEEE 802.1D 표준 이다. Loop가 생기는 Port중에 하나를 Blocking 시켜서 논리적으로 Loop가 없는 Tree구조를 만든다.
사용중인 Link가 끊어지면 Blocking Port를 다시 열어주기 때문에 이중화도 할수 있다.

3. BPDU
Bridge Protocol Data Unit , Switch끼리 STP정보를 주고 받는 Frame 이다.
A. Root Bridge가 2초 마다(Hello Time) 만들어서 보내고 나머지 Switch는 이걸 받아서 Designated Port로 전달 한다
B. 목적지 MAC : 0180.C200.0000 [Cisco PVST+는 0100.0CCC.CCCD]
C. 종류 : Configuration BPDU , TCN BPDU(Topology Change Notification)

4. Bridge ID (BID)

Switch를 구분하는 8 Byte값 이다.
A. Bridge Priority (2 Byte) + MAC Address (6 Byte)
B. Priority 기본값은 32768 이고 4096단위로만 바꿀수 있다. (0 ~ 61440)
C. Extended System ID : Priority 16bit 중에 하위 12bit를 VLAN 번호로 쓴다. 그래서 VLAN 1은 32768 + 1 = 32769가 된다.
[PVST+는 VLAN마다 STP가 따로 돌아서 VLAN 별로 Root Bridge가 다를수 있다.]

5. Root Bridge 선출
A. BID가 제일 낮은 Switch 하나가 Root Bridge가 된다.
B. Priority가 같으면 MAC이 낮은 쪽이 된다
C. 처음에는 모든 Switch가 자기가 Root라고 BPDU를 보내다가 더 낮은 BID를 받으면 그 Switch를 Root로 인정한다.
[Root Bridge를 직접 정할려면 아래 명령어 중 하나를 쓴다.]

spanning-tree vlan 1 priority 4096
!
spanning-tree vlan 1 root primary

6. RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)
IEEE 802.1w 이고 802.1D 보다 수렴이 훨씬 빠르다. (보통 몇초 이내)
A. Port 상태 : Discarding , Learning , Forwarding 3개로 줄었다. [802.1D는 Blocking , Listening , Learning , Forwarding , Disabled 5개]
B. Port 역할 : 기존 Root Port , Designated Port 에 Alternate , Backup이 추가 됐다.
[Cisco 장비 에서는 spanning-tree mode rapid-pvst 명령어로 Rapid PVST+로 바꿀수 있다.]

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Trunk & Inter-VLAN Routing

Trunk는 여러 VLAN의 Frame을 Link 하나로 보내는 Port이고 802.1Q Tag로 어느 VLAN Frame인지 구분한다.
다른 VLAN끼리는 Broadcast Domain이 달라서 L3장비 없이는 통신이 안된다

1. Native VLAN
A. Trunk에서 Tag를 안붙이고 보내는 VLAN 이다. 기본값은 VLAN 1
B. Tag 없는 Frame을 받으면 Native VLAN으로 처리 한다.
C. 양쪽 Switch의 Native VLAN이 같아야 한다. 다르면 CDP에서 Native VLAN mismatch 메시지가 뜨고 VLAN끼리 Frame이 섞여 버릴수 있다.
[보안상 Native VLAN은 안쓰는 VLAN으로 바꿔 두는게 좋다. (VLAN Hopping 방지)]

2. DTP (Dynamic Trunking Protocol)
Cisco 전용 Protocol로 Trunk를 자동으로 협상 한다. 양쪽 mode 조합에 따라 결과가 달라진다.

- dynamic auto ↔ dynamic auto : Access
- dynamic auto ↔ dynamic desirable : Trunk
- dynamic auto ↔ trunk : Trunk
- dynamic auto ↔ access : Access
- dynamic desirable ↔ dynamic auto : Trunk
- dynamic desirable ↔ dynamic desirable : Trunk
- dynamic desirable ↔ trunk : Trunk
- dynamic desirable ↔ access : Access
- trunk ↔ dynamic auto : Trunk
- trunk ↔ dynamic desirable : Trunk
- trunk ↔ trunk : Trunk
- trunk ↔ access : 설정 오류 (사용 X)
- access ↔ dynamic auto : Access
- access ↔ dynamic desirable : Access
- access ↔ trunk : 설정 오류 (사용 X)
- access ↔ access : Access

[2960은 기본값이 dynamic auto 라서 양쪽다 기본값이면 Trunk가 안된다.]
[switchport nonegotiate로 DTP를 끌수 있고 실무에서는 왠만하면 mode를 직접 지정한다]

3. Trunk 설정 예제
                                  Trunk                                          Trunk
R1--------------------------------SW1--------------------------------SW2
                                       |          |                                      |          |
                                    PC1     PC2                                 PC3     PC4
[R1 Fa0/0 ↔ SW1 Fa0/23 , SW1 Fa0/24 ↔ SW2 Fa0/24 는 Trunk]
[PC1 13.13.10.1 , PC3 13.13.10.2 : VLAN 10 (Fa0/1) / PC2 13.13.20.1 , PC4 13.13.20.2 : VLAN 20 (Fa0/2)]
[R1 Fa0/0.10 : 13.13.10.254 , Fa0/0.20 : 13.13.20.254]
EX1) 위 구성도에서 SW1 , SW2에 VLAN 10 , 20을 만들고 PC를 연결한 다음 Switch 사이는 Trunk로 설정한다. (R1은 아직 연결 안한 상태)

# SW1
vlan 10
 name SALES
vlan 20
 name DEV
!
interface fastethernet 0/1
 switchport mode access
 switchport access vlan 10
!
interface fastethernet 0/2
 switchport mode access
 switchport access vlan 20
!
interface fastethernet 0/24
 switchport mode trunk
!

[SW2도 똑같이 설정 한다.]
[2960은 802.1Q만 지원해서 switchport trunk encapsulation dot1q 명령어가 없다. 3560같은 L3 Switch는 이 명령어를 먼저 입력 해야 Trunk 설정이 된다.]

SW1#show interfaces trunk

Port        Mode             Encapsulation  Status        Native vlan
Fa0/24      on               802.1q         trunking      1

Port        Vlans allowed on trunk
Fa0/24      1-4094

Port        Vlans allowed and active in management domain
Fa0/24      1,10,20

Port        Vlans in spanning tree forwarding state and not pruned
Fa0/24      1,10,20

Mode가 on 인건 switchport mode trunk로 직접 지정했기 때문이다.
[Trunk Port인 Fa0/24는 show vlan brief에 안나온다.]
PC1 → PC3 ping은 된다. (같은 VLAN 10)
하지만 PC1 → PC2 ping은 안된다. Router가 없어서 다른 VLAN끼리는 통신할 방법이 없기때문이다

4. Inter-VLAN Routing (Router-on-a-stick)

Router의 물리 Interface 하나를 Sub-interface로 나눠서 VLAN마다 Gateway를 만드는 방식 이다.
EX2) SW1 Fa0/23에 R1을 연결해서 VLAN 10 , 20 사이를 Routing 한다.

# R1
interface fastethernet 0/0
 no shutdown
!
interface fastethernet 0/0.10
 encapsulation dot1Q 10
 ip address 13.13.10.254 255.255.255.0
!
interface fastethernet 0/0.20
 encapsulation dot1Q 20
 ip address 13.13.20.254 255.255.255.0
!
# SW1
interface fastethernet 0/23
 switchport mode trunk
!

[PC1 , PC3의 Gateway는 13.13.10.254 , PC2 , PC4는 13.13.20.254로 설정 한다.]

SW1#show interfaces trunk

Port        Mode             Encapsulation  Status        Native vlan
Fa0/23      on               802.1q         trunking      1
Fa0/24      on               802.1q         trunking      1

Port        Vlans allowed on trunk
Fa0/23      1-4094
Fa0/24      1-4094

Port        Vlans allowed and active in management domain
Fa0/23      1,10,20
Fa0/24      1,10,20

Port        Vlans in spanning tree forwarding state and not pruned
Fa0/23      1,10,20
Fa0/24      1,10,20

이제 PC1 → PC2 ping도 R1을 거쳐서 된다.
[Link 하나로 모든 VLAN트래픽이 지나가서 트래픽이 많으면 병목이 생길수 있다. 그래서 실무 에서는 L3 Switch의 SVI를 많이쓴다.]

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Enhanced Interior Gateway Routing Protocol

EIGRP는 Cisco가 만든 라우팅 프로토콜 이다.
RIP같은 Distance Vector 처럼 이웃한테 경로를 받지만 Topology table을 따로 가지고 있어서 OSPF같은 Link State 장점도 같이 가지고 있다

1. Advanced Distance Vector
EIGRP를 Hybrid라고 부르기도 하는데 정확하게는 Advanced Distance Vector 이다.
원래는 Cisco 전용 이었는데 2016년에 RFC 7868로 공개 되었다.
그래도 실무에서는 대부분 Cisco장비 끼리 쓴다

2. 특징
A. DUAL(Diffusing Update Algorithm)로 Loop없는 경로를 계산한다.
B. Classless : VLSM , CIDR를 지원한다.
C. IP Protocol 88번을 사용한다. [OSPF는 89]
D. Multicast 224.0.0.10을 사용한다.
E. AD : Internal 90 , External 170 , Summary 5
F. 주기적으로 전체 정보를 보내지 않고 변경된 부분만 필요한 Router에게만 보낸다. [Partial , Bounded Update]
G. Cost가 다른 경로도 같이 쓸수 있다. [Unequal Cost Load Balancing , variance 명령어]
H. RTP(Reliable Transport Protocol)로 Update를 신뢰성 있게 전달 한다.

- 방식 : RIPv2 - Distance Vector , OSPF - Link State , EIGRP - Advanced Distance Vector
- Metric : RIPv2 - Hop count , OSPF - Cost , EIGRP - Bandwidth + Delay
- 전송 : RIPv2 - UDP 520 , OSPF - IP 89 , EIGRP - IP 88
- AD : RIPv2 - 120 , OSPF - 110 , EIGRP - 90 (External 170)

3. Table 3가지

A. Neighbor Table : Hello로 찾은 이웃 Router 목록 [show ip eigrp neighbors]
B. Topology Table : 이웃들이 알려준 경로 , Successor(메인 경로)랑 Feasible Successor(백업 경로)가 여기에 있다. [show ip eigrp topology]
C. Routing Table : Successor 경로만 올라간다. [show ip route]
[백업 경로를 미리 들고 있어서 메인 경로가 죽어도 다시 계산할 필요 없이 바로 넘어갈수 있다]

4. Neighbor 조건 , Timer
A. AS 번호가 같아야 한다.
B. K값이 같아야 한다.
C. 같은 Subnet이어야 한다. [Primary IP 기준]
D. 인증 설정이 같아야 한다.
[OSPF랑 다르게 Hello/Hold Timer는 서로 달라도 Neighbor가 맺어 진다.]

Hello 5초 / Hold 15초 [대부분의 Interface]
Hello 60초 / Hold 180초 [T1이하 속도의 NBMA , Multipoint Frame Relay 등]
[IOS 버전에 따라 auto-summary가 기본으로 켜져 있는경우가 있어서 설정할때 no auto-summary를 꼭 넣어 주는게 좋다]

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