STP - Root Bridge / Root | Designated | Blocking Port



 ◆ スパニングツリープロトコルの動作 @ ルートブリッジの選出

 スパニングツリーでは、スイッチネットワークのループ構成をツリー状にするために、ツリー状の中心となる
 ルートブリッジを先ず始めに選出します。ルートブリッジにはブリッジIDが最も小さなスイッチが選ばれます。


             



 先ず、スパニングツリーが有効なスイッチはBPDUを送信します。そのBPDUにはブリッジIDの情報が入って
 います。各スイッチは、隣接スイッチから受信したBPDUのブリッジIDと自身のブリッジIDを比較し合います。
 ブリッジIDを比較する際に、
先ずブリッジプライオリティ値を比較して、この値が同じ場合にはMACアドレス
 を比較します。従って下図の場合、ブリッジプライオリティ値が最も小さいSWAがルートブリッジとなります。


         




 ◆ 
スパニングツリープロトコルの動作 A ルートポート(RP)の選出

 スパニングツリーではルートブリッジの選出後、
ルートポートと呼ばれるポートを選出することになります。
 ルートポートは、ルートブリッジに最も近いポートです。非ルートブリッジごとに1ポートがルートポートに
 なります。何をもって
最も近いかですが、それは「 ルートブリッジに至るパスコストが最も小さいこと 」を
 指します。ルートブリッジに至るパスコストの合計値の事を
ルートパスコストと言います。下図を解説します。

 ルートブリッジはパスコスト
0 でBPDUを送信します。非ルートブリッジのSWBとSWCのポート@では受信
 したBPDUのパスコストに自身のコスト値
4 を加算するので、SWBとSWCのポート@のルートパスコストは
 
4 となります。次にSWBとSWCもBPDUを送信し合い、受信したBPDUのパスコストに自身のコスト値 19
 加算するので、SWBとSWCのポートAのルートパスコストは
23 。ルートポートは非ルートブリッジごとに
 1ポートずつ選出されるので、SWBではポート@がRPになります。そしてSWCではポート@がRPになります。


         


帯域幅 コスト値( IEEE改定後 ) コスト値(IEEE改定前)
10Gbps 2 1
1Gbps 4 1
100Mbps 19 10
10Mbps 100 100


 ◆ スパニングツリープロトコルの動作 B 指定ポート(DP)の選出

 スパニングツリーでは、ルートブリッジを選出して、ルートポートを選出した後は
指定ポートを選出します。
 指定ポートは各リンク(セグメント)でルートブリッジに最も近いポートです。以下は指定ポート選出ルール。

 ○ 各リンクごとに1ポートが指定ポートになります。
 ○ ルートブリッジの全てのポートは必ず指定ポートになります。
 ○ 指定ポートは「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」が指定ポートになります。

 下図では、SWA⇔SWB、SWA⇔SWC、SWB⇔SWCの3つのリンク(セグメント)があります。各リンク毎に
 指定ポート(DP)が選出されます。ルートブリッジの全ポートはパスコストが 0 なので指定ポートになります。

 次に、SWB ⇔ SWC間の指定ポート( DP )の選出ですが、
各スイッチのRPのルートパスコストを見るので
 SWBのルートパスコストは
4、SWCのルートパスコストは 4 であることから、ルートパスコストは同じです。
 ルートパスコストが同じ場合には、
送信元ブリッジIDの値を比較します。送信元ブリッジIDが最も小さい値の
 ポートが指定ポートになります。SWBの方がブリッジID小さいことからそのポートAが指定ポートになります。



           



 ちなみに、指定ポート(DP)を決定する際に、
先ず各スイッチのルートパスコストの値を見るので、例えば
 SWBのルートパスコストが
19 で、SWCのルートパスコストが 4 である場合、SWB ⇔ SWC間ではSWCの
 Aポートが指定ポートになります。


          




 ◆ 
スパニングツリープロトコルの動作 C 非指定ポート(NDP)の選出

 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が
非指定ポートになります。非指定ポートでは
 データフレームが送受信されない(BPDUは受信する)ブロッキング状態になり、これでループを回避します。


          


 ◆ スパニングツリーの各ポートの役割

 スパニングツリーではルートポート、指定ポート、非指定ポートの3種類あります。役割は以下の通りです。

ポートの種類 ステータス 説明 ( STPでは常に小さい値が強い )
ルートポート Forwarding

 RP (Root Port)。非ルートブリッジごとに1ポート選出される、ルートブリッジに最も近いポート。
 @ 各ポートのルートパスコスト A 送信元ブリッジID B 送信元ポートID、の順で比較。

指定ポート Forwarding

 DP (Designated Port)。各リンクごとに1ポート選出される、ルートブリッジに最も近いポート。
 @ 各スイッチのRPのルートパスコスト A 送信元ブリッジID B 送信元ポートIDの順で比較。

非指定ポート Blocking

 NDP (Non Designated Port )。ルートポートと指定ポートに選出されなかったポート。これが
 ブロッキングポートである。このポートはデータを送受信できない状態になりループを回避する。


 どのようなL2接続構成であってもスパニングツリーの構成は、@ルートブリッジの選出、Aルートポートの選出
 B指定ポートの選出、C非指定ポートの選出の順番で考えていきます。下図のスイッチでは、プライオリティ値
 が小さいSWAがルートブリッジになります。次にルートポートの選出です。2つのリンクの帯域幅が同じなので
 ルートパスコストは同じになります。そして、同じスイッチなので送信元ブリッジIDも同じになります。すると
 次の選定基準の
送信元ポートIDを見ます。送信元ポートIDはポートプライオリティ+ポート番号で構成されます。

 先ずポートプライオリティ値を見ます。デフォルトで全ポートのプライオリティ値は
128なので次にポート番号
 を見ます。G0/1とG0/2とではG0/1の方が小さいです。従ってルートポートはG0/1となります。次に、SWAは
 ルートブリッジなので全てのポートが指定ポートになります。そして、残りのポートが非指定ポートとなります。


         




 色々な解説を行いましたが以下の3点を理解しておけばどのようなL2トポロジーでもSTP状態が分かります。

 
◇ STPツリーは「 ルートブリッジの選出 ⇒ ルートポートの選出 ⇒ 指定ポートの選出 ⇒ 非指定ポートの選出 」のフローで決定。
 1、ルートブリッジは、ブリッジID( ブリッジプライオリティ + MACアドレス )が最も小さい値を持つスイッチが選出される。
 2、ルートポートは、@各ポートのルートパスコスト A送信元ブリッジID B送信元ポートID の順で最も小さい値を持つポート。
 3、指定ポートは、@各スイッチのRPのルートパスコスト A送信元ブリッジID B送信元ポートID の順で最も小さい値を持つポート。

 ※ ルートポートは最上位のBPDUを受信するポートであり、指定ポートは最上位のBPDUを送信するポート。



STPとは STP - スパニングツリープロトコルのポート状態

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