理論

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Q- in-Q TPID

4.8 スパニングツリープロトコル

4.8.1 理論

スパニングツリー プロトコルを使用すると、ネットワーク ループを検出して無効にしたり、スイッチ、ブリッジ、ま たはルータ間のバックアップ リンクを提供したりできます。これにより、スイッチはネットワーク内の他のブリッジン グ デバイスと対話して、ネットワーク上の任意の2 つのステーション間に 1 つのルートのみが存在することを確認し、

プライマリ リンクがダウンしたときに自動的に引き継ぐバックアップ リンクを提供できます。この管理対象スイッチ でサポートされるスパニング ツリー アルゴリズムには、次のバージョンがあります。

STP – スパニングツリープロトコル(IEEE 802.1D)

MSTP – 複数のスパニングツリー プロトコル(IEEE 802.1s)

STP - スパニング ツリー プロトコル(STP)は、スイッチング ネットワークのループを回避するための標準化された方法 (IEEE 802.1D)です。STP を有効にして、ネットワーク上の任意の 2 つのデスの間で一度に 1 つのパスのみがアクティブ になるようにします。

MSTP - マルチ スパニング ツリー プロトコル (MSTP) は、ターコネクテッド ブリッジ(各動作 MSTP、STP、または RSTP)で任意に構成されるブリッジド ローカル エリア ネットワーク全体で、特定の VLAN に割り当てられたフレームに シンプルで完全な接続を提供するための標準化された方法(IEEE 802.1S)です。MSTP を使用すると、LANまたは MST ブ リッジで構成されるマルチ スパニング ツリー(MST)リージョン内の独立したマルチ スパニング ツリー インスタンス (MSTI)に基づいて、異なる VLAN に割り当てられたフレームが個別のパスをたどることができます。これらのリージョン と他のブリッジおよび LAN は、単一の共通スパニング ツリー(CST)に接続されます。

IEEE 802.1D スパニング ツリー プロトコルおよび IEEE 802.1s マルチ スパニング ツリープロトコルを使用すると、ネ ットワーク内のループを形成する sw かゆみ間のリンクをブロックできます。スイッチ間の複数のリンクが検出されると

、プライマリ リンクが確立されます。重複したリンクは使用をブロックされ、スタンバイ リンクになります。このプロ トコルを使用すると、プライマリ リンクに障害が発生した場合に重複リンクを使用できます。スパニング ツリー プロ トコルを設定してイネーブルにすると、プライマリ リンクが確立され、重複したリンクが自動的にブロックされます。

ブロックされたリンクの再アクティブ化 (1 次リンク障害時) は、オペレーターの介入なしに自動的に実行されます。

この自動ネットワーク再構成により、ネットワーク・ユーザーに最大の稼働時間が提供されます。ただし、スパニングツ リー アルゴリズムとプロトコルの概念は複雑で複雑なテーマであり、十分に調査および理解する必要があります。スパニ ング ツリーが正しく設定されていないと、ネットワークのパフォーマンスが著しく低下する可能性があります。デフォル ト値から変更を加える前に、以下をお読みください。

スイッチ S TP は次の機能を実行します。

 スイッチング要素またはブリッジ要素の任意の組み合わせから単一のスパニング ツリーを作成します。

 ユーザー指定のグループ内の単一スイッチに含まれるポートの任意の組み合わせから、複数のスパニング ツ リーを作成します。

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のユーザーズマニュ

 スパニング ツリーを自動的に再構成して、ツリー内の要素の障害、追加、または削除を補正します。

アル

 Reconfiは、オペレーターの介入なしにスパニング・ツリーをギュリング

します

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のユーザーズマニュ アル

ブリッジ プロトコル データ ユニット

STP が安定したネットワーク トポロジに到達するには、次の情報が使用されます。

 一意のスイッチ識別子

 各スイッチポート

に関連付けられたルートへのパス コスト

 ポート識別子

STP は、ブリッジ プロトコル データユニット(BPDU)

を使用してネットワーク上のスイッチ間で通信

します。

各 BPDU には、次の情報が含まれています。

 送信スイッチが現在考えているスイッチの一意の識別子がルート スイッチです。

 送信ポートからルートへのパス コスト。

 送信ポートのポート識別子。

スイッチは BPDU を送信して、スパニングツリー トポロジを通信および構築します。パケットが送信される LAN に接続 されているすべてのスイッチは BPDU を受信します。BPDU はスイッチによって直接転送されませんが、受信側スイッチ はフレーム内のインフォーメーションを使用して BPDU を計算し、トポロジが変更されると BPDU 伝送を開始します。

BPDU を介したスイッチ間の通信は、次のようになります。

 1 つのスイッチがルートスイッチ

として選択されます

 ルート sw かゆみまでの最短距離は、スイッチごとに計算されます。

 指定されたスイッチが選択されます。これは、パケットがルートに転送されるルート スイッチに最も近いス イッチ

です

 各スイッチのポートが選択されます。これは、swかゆみからルート

スイッチ

への最適なパス

提供するポート

です

 STP に含まれるポートが選択されます。

安定した STP トポロジの作成

ルート ポートを最速のリンクにします。すべてのスイッチで STP がデフォルト設定でイネーブルになっている場合、ネ ットワーク内で最も低い MAC アドレスを持つスイッチがルート スイッチになります。最適な swi tch の優先度を上げる(

優先度番号を下げる)ことで、STP はルート スイッチとして最適なスイッチを選択することを余儀なくされます。

デフォルト・パラメーターを使用して STP を使用可能にした場合、スイッチド・ネットワーク内のソース・ステーショ ンと宛先ステーション間のパスは理想的ではない場合があります。たとえば、現在のルート ポートよりも大きい番号の ポートに高速リンクを接続すると、ルート ポートが変更される可能性があります。

STP ポートの状態

BPDUは、ネットワークを通過するのに時間がかかります。この伝播遅延により、mをブロッキングステートから転送状 態に直接移行したポートが一時データ ループを作成するトポロジの変更が発生する可能性があります。ポートは、パケ ットの転送を開始する前に、新しいネットワーク トポロジ情報がネットワーク全体に伝達されるのを待つ必要がありま す。また、古いトポロジに基づいて転送された f パケットまたは BPDU パケットが期限切れになるまで、パケットの有効

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期間が切れるのを待つ必要があります。転送遅延タイマーは、トポロジの変更後にネットワークトポロジを安定させるた

アル

めに使用されます。さらに、STPは、トポロジの変更後に安定したネットワーク トポロジが作成されるように、ポートが 遷移する必要がある一連の状態を指定します。

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のユーザーズマニュ アル

(

1

おとなし い

STP が存在するスイッチの各ポートは、次の 5 つの状態のいずれかになります。

 ブロッキング– ポートはフロウm 転送または受信パケット

をブロックされます。

 リッスン: ポートは、ポートがブロッキング ステートに戻るようにポートに指示する BPDU パケットの受信を待機してい ます。

 ラーニング– ポートは転送データベースにアドレスを追加していますが、まだパケットを転送していません。

 フォーワー・ディング– ポートはパケットを転送しています。

Disabled – ポートはネットワーク管理メッセージにのみ応答し、最初にブロッキング状態に戻る必要があり

ます。

ポートは、次のようにある状態から別の状態に遷移します。

 初期化(スイッチブート)からブロッキングへ。

 ブロッキングからリスニング、または無効

にします。

 リスニングから学習、障害者まで。

 学習から転送、または無効へ。

 転送から無効へ。

 無効からブロッキングへ。

図 4-8-1: STP ポート状態の遷移

管理ソフトウェアを使用して、各ポートの状態を変更できます。STP をイネーブルにすると、ネットワーク内のすべての スイッチのすべてのポートがブロッキングステートを通過し、電源投入時にリッスンと学習の状態を遷移します。適切に 設定されている場合、e ach ポートはフォワーディングステートまたはブロッキングステートに安定します。パケット (BPDU を除く)は、そのポートのフォワーディング ステートが有効になるまで、STP 対応ポートから転送または受信され ません。

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