Spanning Tree Protocolの基本要素

802.1D

802.1DはSpanning Tree Protocolと呼ばれる、L2のループ回避メカニズムである。
(IEEEスタンダードのプロトコル)

TTL値がフレームにないため、L2のループは厄介である。
ループの発生は以下の問題を起こす原因となる。
– ブロードキャストストーム
– MACテーブルコラプション
– マルチフレームコピー

 
STP Process

Spanning Treeを構築する上で、 Bridge IDは重要な要素である。
Bridge IDは2byteのBridge Priorityと6byteのMACアドレスで構成される。
デフォルトのPriorityは32768である。

新しいスイッチOSでは4bitのPriorityと12bitのSystem IDで構成される拡張システムIDの設定をすることができる。
この拡張システムIDはVLAN IDで、この拡張により、MACアドレスが優先値でありながらもVLANにユニークなブリッジIDを保持させることができる。

Path costはあるBridgeから別のBridgeへのdistanceである。
STPによりLinkにはCostが付与される。Costは帯域をベースにして算出され、高い帯域は低いCostとなり、対して、低い帯域は高いCostとなる。STPは低いコスト値を高いコスト値よりも優先する。

STPオペレーションの最初に、Root Bridgeが選出される。
Root Bridgeはすべてのポートをdesignated portにし、Loop FreeなL2トポロジの中心となる。

Root Bridgeの選出にはBPDUがそれぞれのポートから送出され、Bridge IDの比較を行う。
同一のBridge IDだった場合は、一番低いMACアドレスがRoot Bridgeになる。

 

ネットワークのRoot Bridgeが確定した後、以下のポイントを参照してループフリーのトポロジが構成される。

1. Root Bridgeの選出(最も低いBridge ID)

2. Root Portの選出
Root BridgeでないすべてのブリッジがRoot portを選出

3. designatedポートの選出
それぞれのセグメントは一つのdesignatedポートを保持する。Root Bridge上のすべてのポートがdesignatedポートである。

Convergenceが発生したときは、Root Bridgeからループフリーパスを経由してBPDUが送出される。

 

STPは以下の状態を遷移して、portをforwardingにする。

1. Disable:Administratively Down
2. Blocking:BPDUが受信された状態(20秒)
3. Listening:BPDUが送出され、受信された状態(15秒)
4. Learning:Bridging tableが構築される(15秒)
5. Forwarding:データが送受信されている状態

STPタイマーにより、Convergenceをコントロールする。
– Hello:2秒
– Forward Delay:15秒
– Max Age:20秒

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