STPのConvergenceについて
STPのConvergenceを実際に測定器を入れて収束時間を測定し考察したいと思います。
間接障害のコンバージェンス（収束）
間接障害検証構成図（１）
- SW1 Catalyst 3750-24TS (C3750-ADVIPSERVICESK9-M), Version 12.2(44)SE2
- SW2 Catalyst 3750-24TS (C3750-ADVIPSERVICESK9-M), Version 12.2(44)SE2
- SW3 Catalyst 3550-24 (C3550-IPSERVICESK9-M), Version 12.2(25)SEC2
- 測定器 富士通九州ネットワークテクノロジーズ NextStream NXS1400F
測定フレーム
| 測定ポート | 宛先MAC | 送信元MAC | フレームサイズ | 送信レート |
| 0 | 0000.0000.0001 | 0000.0000.0002 | 1500byte | 1000fps |
| 1 | 0000.0000.0002 | 0000.0000.0001 | 1500byte | 1000fps |
間接障害（SW2〜SW3）
SW2〜SW3間のケーブルを切断して収束までの時間を測定およびsyslogを出力結果を計測します。
syslog (debug spanning-tree events を有効化しています）
※NTPの設定しないので各機器の時刻は一致していません。
SW1
|
1 2 3 4 |
*Mar 1 01:33:12.911: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet1/0/1, changed state to down *Mar 1 01:33:13.909: %LINK-3-UPDOWN: Interface FastEthernet1/0/1, changed state to down *Mar 1 01:33:31.886: STP: VLAN0001 Topology Change rcvd on Fa1/0/2 *Mar 1 01:34:00.835: STP: VLAN0001 Topology Change rcvd on Fa1/0/2 |
SW2
|
1 2 3 4 5 6 7 |
*Mar 1 01:33:21.635: STP: VLAN0001 we are the spanning tree root *Mar 1 01:33:22.642: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet1/0/1, changed state to down *Mar 1 01:33:23.640: %LINK-3-UPDOWN: Interface FastEthernet1/0/1, changed state to down *Mar 1 01:33:41.617: STP: VLAN0001 heard root 1-0013.c3ca.9500 on Fa1/0/2 *Mar 1 01:33:41.617: supersedes 4097-000f.2395.f680 *Mar 1 01:33:41.617: STP: VLAN0001 new root is 1, 0013.c3ca.9500 on port Fa1/0/2, cost 38 *Mar 1 01:33:41.617: STP: VLAN0001 sent Topology Change Notice on Fa1/0/2 |
SW3
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
01:33:49: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:33:50: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:33:52: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:33:54: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:33:56: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:33:58: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:34:00: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:34:02: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:34:04: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:34:06: STP: VLAN0001 heard root 4097-000f.2395.f680 on Fa0/1 01:34:07: STP: VLAN0001 Fa0/1 -> listening 01:34:08: STP: VLAN0001 Topology Change rcvd on Fa0/1 01:34:08: STP: VLAN0001 sent Topology Change Notice on Fa0/2 01:34:22: STP: VLAN0001 Fa0/1 -> learning 01:34:37: STP: VLAN0001 sent Topology Change Notice on Fa0/2 01:34:37: STP: VLAN0001 Fa0/1 -> forwarding |
測定結果１回目
| 送信元Port | 送信先Port | 送信フレーム数 | 受信フレーム数 | 損失フレーム数 | 停止時間 |
| 0 | 1 | 71,875 | 22,935 | 48,940 | 48.940秒 |
| 1 | 0 | 71,875 | 22,935 | 48,940 | 48.940秒 |
測定結果2回目
| 送信元Port | 送信先Port | 送信フレーム数 | 受信フレーム数 | 損失フレーム数 | 停止時間 |
| 0 | 1 | 68.620 | 20,972 | 47,648 | 47.648秒 |
| 1 | 0 | 68.620 | 20,972 | 47.648 | 47.648秒 |
測定結果2回目
| 送信元Port | 送信先Port | 送信フレーム数 | 受信フレーム数 | 損失フレーム数 | 停止時間 |
| 0 | 1 | 73,408 | 24,996 | 48,412 | 48.412秒 |
| 1 | 0 | 73.408 | 24,996 | 48.412 | 48.412秒 |
間接リンク障害のコンバージョンの考察
STPではルートブリッジは２秒ごとにBPDUを送信して、順次非ルートブリッジに転送します。障害などが発生すると、上位からのBPDUが流れなくなります。ブロッキング状態のインターフェイスでBPDUを受信できなくなるとエージタイマー（20秒）を過ぎるとリスニング状態になります。（SW3のsyslog 01:33:49 〜 01:34:07 ) リスニング状態から転送遅延時間（15秒）ラーニング状態に変更。（SW3のsyslog 01:34:07〜01:34:22)。ラーニング状態から転送遅延時間（１５秒）フォワーディング時間に変更します。(SW3のsyslog 01:34:22 〜 01:34:37) 合計50秒
実際の測定器での停止時間も約50秒ほど停止で復旧しています。
直接障害のコンバージェンス（収束）
直接障害検証構成図（１）
- SW1 Catalyst 3750-24TS (C3750-ADVIPSERVICESK9-M), Version 12.2(44)SE2
- SW2 Catalyst 3750-24TS (C3750-ADVIPSERVICESK9-M), Version 12.2(44)SE2
- SW3 Catalyst 3550-24 (C3550-IPSERVICESK9-M), Version 12.2(25)SEC2
- 測定器 富士通九州ネットワークテクノロジーズ NextStream NXS1400F
測定フレーム
| 測定ポート | 宛先MAC | 送信元MAC | フレームサイズ | 送信レート |
| 0 | 0000.0000.0001 | 0000.0000.0002 | 1500byte | 1000fps |
| 1 | 0000.0000.0002 | 0000.0000.0001 | 1500byte | 1000fps |
直接障害（SW2〜SW3）
SW1〜SW3間のケーブルを切断して収束までの時間を測定およびsyslogを出力結果を計測します。
syslog (debug spanning-tree events を有効化しています）
※NTPの設定しないので各機器の時刻は一致していません。
SW1
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1 2 3 4 |
*Mar 1 00:53:25.891: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet1/0/2, changed state to down *Mar 1 00:53:26.872: STP: VLAN0001 Topology Change rcvd on Fa1/0/1 *Mar 1 00:53:26.906: %LINK-3-UPDOWN: Interface FastEthernet1/0/2, changed state to down *Mar 1 00:53:54.873: STP: VLAN0001 Topology Change rcvd on Fa1/0/1 |
SW2
|
1 2 3 4 |
*Mar 1 00:53:36.628: STP: VLAN0001 Topology Change rcvd on Fa1/0/2 *Mar 1 00:53:36.628: STP: VLAN0001 sent Topology Change Notice on Fa1/0/1 *Mar 1 00:54:04.629: STP: VLAN0001 Topology Change rcvd on Fa1/0/2 *Mar 1 00:54:04.629: STP: VLAN0001 sent Topology Change Notice on Fa1/0/1 |
SW3
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1 2 3 4 5 6 7 8 |
00:54:01: STP: VLAN0001 new root port Fa0/1, cost 38 00:54:01: STP: VLAN0001 Fa0/1 -> listening 00:54:02: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/2, changed state to down 00:54:03: %LINK-3-UPDOWN: Interface FastEthernet0/2, changed state to down 00:54:03: STP: VLAN0001 sent Topology Change Notice on Fa0/1 00:54:16: STP: VLAN0001 Fa0/1 -> learning 00:54:31: STP: VLAN0001 sent Topology Change Notice on Fa0/1 00:54:31: STP: VLAN0001 Fa0/1 -> forwarding |
測定結果１回目
| 送信元Port | 送信先Port | 送信フレーム数 | 受信フレーム数 | 損失フレーム数 | 停止時間 |
| 0 | 1 | 184,086 | 154,178 | 29.908 | 29.908秒 |
| 1 | 0 | 184,086 | 154,178 | 29,908 | 29.908秒 |
測定結果2回目
| 送信元Port | 送信先Port | 送信フレーム数 | 受信フレーム数 | 損失フレーム数 | 停止時間 |
| 0 | 1 | 52,899 | 22,918 | 29.981 | 29.981秒 |
| 1 | 0 | 52,899 | 22,918 | 29,981 | 29.981秒 |
測定結果2回目
| 送信元Port | 送信先Port | 送信フレーム数 | 受信フレーム数 | 損失フレーム数 | 停止時間 |
| 0 | 1 | 52,753 | 22,737 | 30,016 | 30,016秒 |
| 1 | 0 | 52,753 | 22,737 | 30,016 | 30,016秒 |
直接リンク障害のコンバージョンの考察
SW１〜SW3間で障害が発生した場合は、ブロッキングポートを持つSW3は直接リンクに障害が発生したことを直ちに知る為、最大エージ(20秒）を待つことなく、リスニング状態に変わります。（SW3 syslog 00:54:01〜00:54:03)。その後、リスニング状態から転送遅延時間15秒後、ラーニング状態に変更。(SW3 00:54:01 〜 00:54:16) 、ラーニング状態から転送遅延時間15秒後、フォワーディング状態になり、転送が再開します。(SW3 00:54:16 〜 00:54:31)。合計30秒で収束します。
実際の測定器での停止時間も約30秒ほど停止で復旧しています。
STPタイマーの初期値
| タイマー | デフォルト値 | 概要 |
| Hello Timer | 2秒 | BPDUの送信間隔 |
| Max Age(最大エージ） | 20秒 | ルートブリッジからのBPDUを受信しなくなると障害発生と見なす時間 |
| Forwad Delay(転送遅延） | 15秒 | リスニング→ラーニング→フォワーディング 各状態に遷移するまでの時間 |
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