CCNA勉強 STPについて詳しく

STP（スパニングツリープロトコル）とは、レイヤ２ネットワークでレイヤ2のループを防ぐためのプロトコル。
IEEE802.1D で標準化されたプロトコル。STPでは、ループが発生しないようにSTA (スパニングツリーアルゴリズム）を使用する。
ブロッキングポートと呼ばれるポートを作成する。ブロッキングポートは、データフレームを転送しないことによりループを防ぐ。
リンクの障害児時に、自動で経路を切り替えるという機能もある。

対象	選出場所	選出方法
ルートブリッジ	L２ネットワークに１つ	最小ブリッジID
DP 指定ポート	各セグメントに１つ	最小ルートパスコスト
RP （ルートポート）	各スイッチに１つ	最小ルートパスコスト
BP ブロッキングポート	L2ループ毎に１つ	RP、DP以外のポート

ルートブリッジ

定期的にBPDU（デフォルトでは２秒間隔）をマルチキャストする。

BPDUの働き・ルートブリッジの選出
・STPの状態監視(定期的にBDPUをマルチキャストする)
・ネットワーク変更の通知
・ループ位置の判別

ブリッジID

STPが有効なスイッチは、一意のブリッジIDを持つ

最小のプライオリティを持つスイッチがルートブリッジに選定される。

ルートパスコストの出し方

ルートポート(RP)はルーとパスコストの値によって決まる。

ルートパスコストのデフォルト値・10Gbps ... 2
・1Gbps ... 4
・100Mbps ... 19
・10Mbps ... 100

ルートブリッジから足して行って、一番コストの低いルートをコストを算出する。「例：スイッチ４までのルートが２つあって、ルートパスコストが19と4のものがあったら4の方を選択する」

RP（ルートポート）

ルートブリッジに最も近いポート。ルートブリッジに対して、パスコストが最も小さいもの

ルートポートの決定方法
①ルートパスコストを比較
②送信元ブリッジIDを比較
③送信元ポートIDを比較

DP（指定ポート）

各セグメントでルートブリッジに最も近いポート。ルートブリッジの全てのポートは必ず指定ポートになる。
最も小さいルートパスコストのRPを持つスイッチ側のポート

非指定ポート

ルートポート、指定ポートにも選出されなかった残りのポート

代替ポート

非指定ポートのこと。MACアドレスの学習やデータ転送を行わない状態のことをディスカーニング状態という。

ブリッジプライオリティの設定

構文 (config)#spanning-tree vlan {vlan ID} priority {priority}

ルートブリッジにしたい

特定のスイッチをルートブリッジに指定する。　　　　構文 (config)#spanning-tree vlan {vlan ID} root priority
直でvlanを指定できるところが賢い。

STPポートの状態「」内は人間のタイプで表現しています。

ブロッキング 　　　BPDUを受信し、データフレームを送受信しない状態、アドレス学習もしない「完全拒否野郎」
リスニング 　　　BPDUを送受信し、データフレームを送受信しない状態、アドレス学習もしない「消極的だが、空気は読む人間」
ラーニング 　　　MACアドレスの学習はするものの、データフレームを送受信しない状態「超人見知り人間」
フォワーディング 　　　通信できる状態。データの転送をおこなう。「何でもかんでも受け入れる人間」
通信できるようにするためには、「ブロッキング」→「リスニング」→「ラーニング」→「フォワーディング」というような状態遷移をする必要がある。
このような遷移をすると、フォワーディングになるまで５０秒かかってしまうので、非常に遅い。
通信できる状態にすることを「コンバージェンスを安定させる」という。

Portfast

　　　即座にコンバージェンスを安定させるためのCisco独自の拡張機能。欠点：計算なしにフォワーディング状態にするので、接続を間違えるとループが発生する。
端末が接続されているポートなど、ループが発生しないことがわかっているポートに設定する。
スイッチ間のポートでPortfastを有効にしたら、ループが発生しちゃう！
なので、スイッチ間の通信で使うトランクポートには設定することがないが、WLCとの接続点では、設定できる。

トランクポートでPortfastを有効化する。　　　構文 (config-if)#spanning-tree portfast trunk
全てのアクセスポートでPortfastを有効化する　　　構文 (config)#spanning-tree portfast default
特定のポート上でPortfastを有効化する　　　構文 (config-if)#spanning-tree portfast

エッジポート

RSTPでスイッチに接続されていないポートのこと。
誤ってスイッチが接続されるとループが起こる可能性があるので、BDPUを受信した瞬間に標準ポートに変身する。このとき、トポロジが変わったことを認識して、TCNBDPUを生成して、ほかのスイッチに通知します

エッジポートの設定　　　構文 (config-if)#spanning-tree portfast edge
ディスカーニング状態 MACアドレスの学習やデータ転送を行わないポート BDPUガード　Portfastが有効なポートでBDPUを受信した時、そのポートを無効にする機能。誤って、スイッチのポートでPortfastを有効にしてしまった場合に起こるループを防ぐことができる

全てのPortFastポートでBDPUガードを有効化する　　　構文 (config)#spanning-tree portfast bdpuguard default
特定のポートでBDPUガードを有効化する　　　構文 (config)#spanning-tree portfast bdpuguard enable
BDPUフィルタ　　　portfastが有効なポートでBDPUを受信しないようにする機能。
Uplinkfast　　　ブロッキングポートを持つスイッチで障害が発生した場合、ブロッキングになっているポートを即座にフォワーディングに切り替えるという機能。

Backbonefast　　　ブロッキングポート以外のスイッチ（間接リンク）で障害が発生した場合、最大エージタイマーを待たずに即座に再計算を始める機能。不良BDPUを受信した時に、ルートブリッジに確認して再計算をする。

あらゆるスパニングツリープロトコル

RSTP STPのコンバージェンスの遅さを改善するために、IEEE802.1Wとして標準化された。BPDUの処理やポートの役割などを新しく定義して、PtoPの場合は、タイマーに依存しないため、高速コンバージェンスが実現される。STPと相互運用可能。
また別名でRapid-PVSTともいう。 RSTPの有効化　　　構文 (config)#spanning-tree mode rapid-pvst

PVST+　　VLANごとに異なるスパニングツリーを構成することができる。ルーとブリッジの位置を最適化でき、負荷分散することができる。（表示ではrstp）

RPVST+ RSTPとPVAT+を連動させたもの。障害が発生した際にパスの切り替えに時間がかかてしまうため、素早くパスの切り替えをする機能を追加。PVST+と同じく、VLANごとに異なるスパニングツリーを構成することができる

MSTP 大規模用スパニングツリー。複数のVLANをグループ化し、グループごとに経路を構成できる。