スパニングツリー

スパニングツリー Spanning Tree Protocol(STP)とは

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Spanning Tree Protocol(STP)とは

Spanning Tree Protocol(以下STP)が設定されていないL2スイッチをループ上に設置してしまうと、ブロードキャスターなどのパケットが永遠に循環して通信が利用できなくなる、ブロードキャスターストームが発生します。SW上のブロードキャストストームを回避する技術がSTPになります。

ループ上に設定されたL2SWはそのままで利用することが出来ません。ポートの一部をブロッキングすることで、ループ構成を排除してブロードキャストストームを排除する必要があります。スイッチでのループ抑制技術の一つとしてSTPを利用することで回避することが出来ます。

BPDUとは

STPはIEEE802.1Dによって標準化されています。ループが発生しない状態にするために、BPDU(Bridge Protocol Data Unit)を送信することで実現していますが、下記がBPDUのパケットの例になります。STPはBPDUが2秒毎に送信されます。

パケットキャプチャーファイル

スパニングツリーの動作

  1. ルートブリッジの選択
    スイッチ群の中から1台ルートブリッジを選択します。ルートブリッジの選択には、BPDUのブリッジIDの最小のスイッチを選出します。ブリッジIDは(ブリッジ優先度+MACアドレス)のよって決定します。
    上記
  2. ルートポートの選定
    非ルートブリッジでルートブリッジまでのパスコストが最小のポートをルートポートとして選出します。
    パスコストはIEEEで以下のように決まっています。

    帯域幅 コスト
    10Gbps 2
    1Gbps 4
    100Mbps 19
    10Mbps 100

  3. 指定ポート(DP)の選定
    各セグメントにおいて、最もルートブリッジに近いポートを指定ポート(DP)とする。(ルートブリッジのポートパスコスト0)
    ただし、ルートコストが同じ値である場合は、送信元ブリッジIDが小さい方が指定ポート(DP)になる。
  4. ブロッキングポート(BLK)の決定
    RP,DPポートに選択されたなかったポートをブロッキングポートとして、通信を遮断することでループ構成にならないようにする。

STP インタフェース ステータス

スイッチをスパニングツリートポロジーに参加していない状態から直接転送状態にするとループが発生する可能性があります。その為、下記のようなポート状態を遷移してスパニングツリートポロジーを構築します。

ブロック状態

全てのポートは最初はブロッキング状態から開始する。

  • インターフェイスで受信したフレームを廃棄
  • Macアドレスを学習しない
  • BPDUを受信する

リスニング状態

ルートブリッジ、ルートポート、指定ポートの選出を行っている状態。

  • インタフェースで受信したフレームを廃棄
  • MACアドレスを学習しない
  • BPDUを送受信する

ラーニング状態

MACアドレスの未登録によるフラッディングを減らす為、MACアドレスの学習をする。

  • インターフェイスで受信したフレームを廃棄
  • MACアドレスを学習する
  • BPDUを送受信する

フォワーディング状態

フレームを転送する状態。

  • インターフェイスでフレームを送受信
  • MACアドレスを学習する。
  • BPDUを送受信する

ディセーブル状態

ディセーブル状態のインタフェースは、フレーム転送またはスパニングツリーに参加しません。

  • インターフェイスで受信したフレームを廃棄
  • MACアドレスを学習しない
  • BPDUを送信受信しない。

その他ネットワーク解説ページ

ネットワーク解説

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