STP - Disabled / Blocking / Listening / Learning / Forwarding



 ◆ STP - スパニングツリープロトコルのポート状態

 スイッチが起動して、ポートが初めてリンクアップしたときにフォワーディング状態であるとループが発生
 してしまいます。そのためSTPが有効なスイッチでは下図の順番でポート状態を遷移させています。そして
 この状態が遷移している間にBPDUがやり取りされ、ルートブリッジの選出や指定ポートなどが決定します。


     

 
STPのポート状態 説明 MACアドレスの学習
ディセーブル  Disabled。管理者によりポートがshutdownされている状態。何も転送されない。 ×
ブロッキング

 Blocking。データフレームを転送せずに、BPDUの受信のみ行う状態。
 
全てのポートは最初はブロッキング状態から開始する。

×
リスニング

 Listening。BPDUを送受信し合い、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アドレスも学習せずデータも転送しない状態。

×
ラーニング

 Learning。BPDUを送受信し合う。非指定ポートになれば即座にブロッキングへ。
 受信したフレームの送信元MACアドレスを学習しているがデータは転送しない。

フォワーディング

 Forwarding。ポートが、最終的にルートポートまたは指定ポートになった状態。
 この状態になるとようやくそのポートで、ユーザのデータを転送するようになる。



 ◆ STP - コンバージェンス

 STPでは、ルートブリッジは2秒ごとにBPDUをツリーの下流の非ルートブリッジに転送して、そのツリーの
 ネットワーク状態を見ています。下流のスイッチは20秒間、BPDUを受信しなくなるとSTPの再計算を開始
 します。再計算開始で、ポートはブロッキング ⇒ リスニング ⇒ ラーニング ⇒ の流れでポート状態を遷移
 させます。そしてポートが最終的にフォワーディングまたはブロッキング状態になり安定すると
収束します。

 
※ 収束(コンバージェンス)は「STPのポートがフォワーディングまたはブロッキング状態になり安定した状態になる」という意味。

 なお、障害ポイントによって収束時間が異なります。下図ではSWA⇔SWB間で障害が発生し、SWCがSWB
 経由でのルートブリッジからのBPDUを20秒間受信できなくなると、STPの再計算が発生し、リスニングから
 ラーニング状態を経て、合計
50秒間で収束します。収束後は、再計算の結果、右下図のSTP状態になります。


  




 一方、下図のようにSWA⇔SWC間で障害が発生した場合、
ブロッキングポートを持つSWCは直接リンクに
 障害が発生したことを直ちに知り、最大エージ(20秒)を待つことなく、STPの再計算が発生しリスニング
 からラーニング状態を経て計
30秒間で収束します。収束後には再計算の結果、右下図のSTP状態になります。


  


 STPタイマーには以下の種類がありタイマー値を変更することが可能です。ただし設定変更は非推奨です。

タイマー デフォルト値 説明
Hello Time(ハロータイム) 2秒  スイッチのBPDUの送信間隔
Max Age(最大エージ) 20秒

 ルートブリッジからのBPDUを受信しなくなり障害発生と見なすまでの時間。
 つまり、この20秒間にBPDUを受信しないとSTPの再計算が開始する。

Forward Delay(転送遅延) 15秒  リスニング状態、ラーニング状態にとどまる時間




 ◆ STP - ルートブリッジの配置

 ルートブリッジはネットワークの中心に配置するのが推奨です。ネットワークの中心とはL2スイッチを束ねる
 L3スイッチなどが該当することが多いです。そのためにL3スイッチのブリッジプライオリティを
0 に設定し、
 例えば冗長化されたもう1台のL3スイッチはブリッジプライオリティを
4096 に設定します。そしてその他の
 L2スイッチはブリッジプライオリティを設定せずデフォルトの
32768とします。それにより、ルートブリッジ
 選出後、ルートポート、指定ポート、非指定ポートの選出は下図構成となり、推奨設計のSTP状態となります。


    



STP - スパニングツリープロトコルの動作 STP - PVST+

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