RSTPについてのバックアップ(No.4)

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最終更新：2014-12-04 (木) 01:18:07

RSTPとは †

IEEE802.1w標準仕様
Rapid Spanning Tree protocol

↑

ポートの役割 †

以下の4種類ある。

ルートポート(RP:Root Port)
ルートブリッジへの最短パスのポート
指定ポート(DP:Designated Port)
セグメントへのBPDUを転送するポート

ブロッキング状態のポート
代替ポート(AP:Alternate port)他のスイッチから上位のBPDUを受信し、ルートポートがダウンした時に代替となるポート
バックアップポート(BP:Backup Port)自スイッチから上位のBPDUを受信し、指定ポートがダウンした時にバックアップとなるポート

ポートの役割決定時に比較する値

パスコスト
ブリッジID
ポートID

ポートの状態
RSTPでは3種類のポート状態を定義している。

STP	RSTP
フォワーディング	フォワーディング(転送)
ラーニング	ラーニング(学習)
リスニング	ディスカーディング(破棄)
ブロッキング	ディスカーディング

エッジポート
ループ構成するポートではないspanning-tree portfast適応ポート
BPDUを受信するとRSTP標準ポートへ移行する

リンクタイプ
全二重ポートはポイントツーポイント
半二重ポートは共有ポートとみなされます

プロポーザルとアグリーメント
スイッチ間でプロポーザルとアグリーメントを交換することにより
タイマーに依存せずにポートの役割を高速に決定します。

↑

STPのBPDUタイプ †

コンフィギュレーションBPDU
トポロジの維持に使用される。
常時、ルートからエッジ方向へ2秒に1回送信

TCN BPDU(トポロジ変更通知BPDU)
トポロジ変更を検出したルート以外のスイッチからルートへ送信される

↑

PVST+/PVRST+ †

CST(Common Spanning Tree)
VLAN数に関係なくスイッチ接続のネットワーク全体で1つのSTPトポロジを構成する

PVST+/PVRST+
PVST+(Per VLAN Spanning Tree)VLAN毎に異なるIEEE802.1DのSTPインスタンスを生成します。
PVRST+(Per VLAN Rapid Spanning Tree)RSTPのCISCO拡張機能であり、VLAN毎に異なるIEEE802,1ｗのSTPインスタンスを生成する。
VLAN単位でSTPの計算を行う為、CPUの負荷は高くなる。

IEEE802.1s
MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol)では複数のVLANをインスタンス単位にグループ化して
STP計算を行う為、PVST+やPVRST+よりスイッチのCPU負荷を軽減できます。
IEEE802.1s MSTPはIEEE802.1w RSTPに基づくため、RSTPの高速コンバージェンスも有効になります。

↑

MSTPの設定例 †

R(config)#spanning-tree mst configuration	MST設定モードへ移行
R(config-mst)#name MST-Cisco	MST領域名(同一インスタンスポリシー識別子)設定
R(config-mst)#revision 1	リビジョン番号(情報の新しさを表す番号)
R(config-mst)#instance 1 vlan 100	VLAN番号群をインスタンスにマッピング
R(config-mst)#instance 2 vlan 300
R(config)#spanning-tree mode mst	STPの動作をMSTPモードに変更

RSTPの場合

R1(config)#spanning-tree vlan 100 root primary	ルートブリッジ設定、ブリッジプライオリティが32768→24576に変更、予備のsecondaryもある
R1(config)#spanning-tree vlan 200 primary 4096	任意のプライオリティを入力

MSTの場合

R1(config)#spanning-tree mst 1 root primary インスタンスをルートブリッジ設定

R1(config)#spanning-tree mst 2 priority 4096 任意のプライオリティを入力

↑

show での出力結果 †

R1#show spanning-tree

MST0

 Spanning tree enabled protocol mstp
 Root ID    Priority    32768
            Address     0019.aabe.bf80
            This bridge is the root
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

 Bridge ID  Priority    32768  (priority 32768 sys-id-ext 0)
            Address     0019.aabe.bf80
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type

Po1 Desg FWD 200000 128.488 P2p

MST1

 Spanning tree enabled protocol mstp
 Root ID    Priority    24577
            Address     0019.aabe.bf80
            This bridge is the root
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

 Bridge ID  Priority    24577  (priority 24576 sys-id-ext 1)
            Address     0019.aabe.bf80
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type

Po1 Desg FWD 200000 128.488 P2p

MST2

 Spanning tree enabled protocol mstp
 Root ID    Priority    4098
            Address     0019.aabe.bf80
            This bridge is the root
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

 Bridge ID  Priority    4098   (priority 4096 sys-id-ext 2)
            Address     0019.aabe.bf80
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type

Po1 Desg FWD 200000 128.488 P2p

R1#

R2#show spanning-tree

MST0

 Spanning tree enabled protocol mstp
 Root ID    Priority    32768
            Address     0019.aabe.bf80
            Cost        0
            Port        488 (Port-channel1)
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

 Bridge ID  Priority    32768  (priority 32768 sys-id-ext 0)
            Address     0019.aabe.c180
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type

Po1 Root FWD 200000 128.488 P2p

MST1

 Spanning tree enabled protocol mstp
 Root ID    Priority    24577
            Address     0019.aabe.bf80
            Cost        200000
            Port        488 (Port-channel1)
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

 Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
            Address     0019.aabe.c180
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type

Po1 Root FWD 200000 128.488 P2p

MST2

 Spanning tree enabled protocol mstp
 Root ID    Priority    4098
            Address     0019.aabe.bf80
            Cost        200000
            Port        488 (Port-channel1)
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

 Bridge ID  Priority    32770  (priority 32768 sys-id-ext 2)
            Address     0019.aabe.c180
            Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type

Po1 Root FWD 200000 128.488 P2p

R2#

↑

Cisco STP Toolkit †

STP環境の最適化やトラブルシューティングに役立つツールで
７つで構成されています。

↑

PortFast †

スイッチに接続されたノードが直ぐに通信を開始出来る。
PortFast機能はSTP計算が回避されて即座にフォワーディングに以降します。
ループを引き起こす可能性があるので注意が必要です。
RSTP環境ではエッジポートとして認識され、BPDUを受信すると即座に
エッジポートが解除されます。

PortFastを全てに適応

R2(config)#spanning-tree portfast default
%Warning: this command enables portfast by default on all interfaces. You
 should now disable portfast explicitly on switched ports leading to hubs,
 switches and bridges as they may create temporary bridging loops.

PortFastをIF単位設定

R2(config-if)#spanning-tree portfast
%Warning: portfast should only be enabled on ports connected to a single
 host. Connecting hubs, concentrators, switches, bridges, etc... to this
 interface  when portfast is enabled, can cause temporary bridging loops.
 Use with CAUTION

%Portfast has been configured on FastEthernet2/0/1 but will only
 have effect when the interface is in a non-trunking mode.

↑

BPDUガード(BPDU Guard) †

BPDUガードはPortFastポートでBPDUを受信した場合ポートを無効(err-disabled)
にしてループが発生するのを回避します。
CISCOではPortFastポートにBPDUガードを設定することを推奨しています。

BPDUGuardをグローバルで有効化

R2(config)#spanning-tree portfast bpduguard default

BPDUGuardをIF単位で有効化

R2(config-if)#spanning-tree bpduguard enable

R2#show spanning-tree summary totals
Switch is in mst mode (IEEE Standard)
Root bridge for: none
Extended system ID is enabled
Portfast Default is disabled　←スイッチ全に対して非トランクポートでPortFastが無効
PortFast BPDU Guard Default is enabled　 ←スイッチ全に対して非トランクポートでBPDUGuardが有効になっている
Portfast BPDU Filter Default is disabled
Loopguard Default is disabled
EtherChannel misconfig guard is enabled
UplinkFast is disabled
BackboneFast is disabled
Configured Pathcost method used is short (Operational value is long)

Name Blocking Listening Learning Forwarding STP Active

3 msts 0 0 0 3 3
R2#

↑

BPDUフィルタ(BPDUFilter) †

BPDUフィルタはPortFastポートでのBPDUの送信を抑制します
BPDUフィルタもスイッチ全体に対してグローバルで有効化することも
IF単位で有効化することも出来ます。

BPDUFilterを全てに適応

R1(config)#spanning-tree portfast bpdufilter default

BPSUFilterをIF単位設定

R1(config-if)#spanning-tree bpdufilter enable

↑

ルートガード(RootGuard) †

ルートガードは管理外スイッチがルートブリッジになるのを抑制する
ルートガードはIF単位で有効にする。
ルートガードを設定するとルートガードを適用したポートで上位BPDUを
受信してもroot-inconsistent状態になりポートがブロックされることから、上位BPDUは無視されます。
これにより既存のSTPトポロジは保護され、通信断の問題や予期しない場所がブロックされる事態は発生しません。

R1(config-if)#spanning-tree guard root

ルートガード設定ポートは上位BPDUを受信するとroot-inconsistent状態となり
上位BPDUを破棄し、既存のトポロジを保護します。

↑

ループガード(LoopGuard) †

ループガードは単一方向リンク障害によるBPDUが受信出来ない場合に代替ポートや
ルートポートが指定ポートになりSTPループが発生するのを防ぎます。

ループガードはルートガードとは同時に利用出来ません

グローバルにループガードを有効化
```
R1(config)#spanning-tree loopguard default
```

IFにループガードを有効化
```
R1(config-if)#spanning-tree guard loop
```

↑

UplinkFast・BackboneFast †

UplinkFast及びBackboneFast機能はIEEE802.1w RSTPに含まれています。
これら二つの機能はRSTP下では使用されません。

UplinkFastはNDPを持つスイッチにUplinkFastを設定すると直接接続の
アップリンク障害が発生した時に5秒以内にNDPをフォワーディング状態に切り替える。

BackboneFastはNDPを持つスイッチの間接リンク障害時に経路を高速に切り替える。
ループを構成するすべてのスイッチにBackboneFastを設定すると、NDPを持つスイッチの
間接リンク上の障害時にNDPを直ぐにリスニング状態に移行し、30秒程度で経路を切り替えます。

↑

UDLD †

UDLD(UniDirectional Link Detection：単一方向リンク検出)

UDLDの有効化
Globalの場合は光ポートのみ有効
IFの場合は指定のIFに有効、光以外も可能。

R1(config)#udld enable

IFのリセット
```
R1#udld reset
```

一覧

	BPDUガード	BPDUフィルタ	ルートガード	ループガード	UDLD
概要	ﾎﾟｰﾄﾌｧｰｽﾄを指定したﾎﾟｰﾄにBPDUを送信する機器を接続するのを防ぐ	BPDUを送信しない	ﾙｰﾄﾌﾞﾘｯｼﾞになるのを防ぐ	BPDU喪失によるﾙｰﾌﾟ防止	BPDU喪失にようﾙｰﾌﾟ防止
Globalでの動作	ﾎﾟｰﾄﾌｧｰｽﾄﾎﾟｰﾄで自動有効	ﾎﾟｰﾄﾌｧｰｽﾄﾎﾟｰﾄで自動有効	-	-(フォワーディング状態に移行しないようにする)	Globalでは光のみ
IFでの動作	ﾎﾟｰﾄﾌｧｰｽﾄが指定されていないﾎﾟｰﾄでも有効化	ﾎﾟｰﾄﾌｧｰｽﾄが指定されていないﾎﾟｰﾄでも有効化、BPDUの送信も受信もしない	-	-	IFでは指定IF(光以外も可能)
発動条件	有効ﾎﾟｰﾄでBPDU受信	有効ﾎﾟｰﾄでBPDU受信	有効にしたﾎﾟｰﾄでBPDUを受信	指定ﾎﾟｰﾄ以外で(MAX Ageを超えて)BPDUを受信しない	UDLDｴｺｰﾒｯｾｰｼﾞを受信しない
動作	ｴﾗｰﾃﾞｨｾｰﾌﾞﾙ(ﾃﾞｰﾀ、BPDU送受信不可)	Blobal:BPDU受信時はﾌｨﾙﾀｰ停止、IF時はBPDU破棄	ﾙｰﾄ不整合(ﾃﾞｰﾀ不可、BPDU受信のみ)	ﾙｰﾄ不整合(ﾃﾞｰﾀ不可、BPDU受信のみ)	ｴﾗｰﾃﾞｨｾｰﾌﾞﾙ(ﾃﾞｰﾀ、BPDU送受信不可)
STPによる自動復旧	-	-	上位からBPDUを受信しなくなると	上位からBPDUを受信すると	-
その他	-	IF設定はPORTのSTP無効	-	-	STPに依存しない

R1(config)#spanning-tree mst 1 root primary	インスタンスをルートブリッジ設定
R1(config)#spanning-tree mst 2 priority 4096	任意のプライオリティを入力

RSTPについて のバックアップ(No.4)

RSTPとは †

ポートの役割 †

STPのBPDUタイプ †

PVST+/PVRST+ †

MSTPの設定例 †

show での出力結果 †

Cisco STP Toolkit †

PortFast †

BPDUガード(BPDU Guard) †

BPDUフィルタ(BPDUFilter) †

ルートガード(RootGuard) †

ループガード(LoopGuard) †

UplinkFast・BackboneFast †

UDLD †

RSTPについてのバックアップ(No.4)