スパニングツリー

スパニングツリー Spanning Tree Protocol(STP) convergence (収束) 時間について

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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

SW2

SW3

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

SW2

SW3

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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