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

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。

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。

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BPDU

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
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
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。
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。

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。

全てのポートは最初はブロッキング状態から開始する。

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。

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。

フレームを転送する状態。

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。