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STP(スパニングツリープロトコル)概要 後編
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投稿者: ntanakaさん
投稿日:2019/12/10 11:46
更新日:2019/12/10 11:56
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分類
資格 / 技術
テクノロジー
ネットワーク
キャリア
運用・保守
投稿内容

※前編と合わせてご覧ください   記事のURL https://miraclejob.com/recommend/detail?cd=1072

<STPの動作>
STPは次の順序でブロッキング状態のポートを選出し、ループを回避する。

① ルートブリッジの選出
② ルートポートの選出
③ 指定ポートの選出
④ 非指定ポートの選出


① ルートブリッジの選出
STPは、ネットワーク上に1台のスイッチを代表スイッチに選出し、そこをルート(起点)として論理的なツリー構造を形成する。このツリー構造の中心となる代表スイッチのことを、ルートブリッジという。このルートブリッジを中心として、どのポートを閉じてどのポートを開けるかといったことが決定される。

・選出方法
まず、スパニングツリーが有効なスイッチがBPDUを送信する。このBPDUにはブリッジIDの情報が含まれている。各スイッチは、隣接した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、最も値が小さいスイッチがルートブリッジとなる。

ブリッジIDの中には①ブリッジプライオリティ値②MACアドレスが含まれている。比較の際、ま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MACアドレスを比較する。(ブリッジプライオリティ値の初期値が32768で、管理者の設定により変更可能)
図1の構成では、ブリッジプライオリティ値がすべて同じなので、MACアドレスを比較して、最も小さいSwitchAがルートブリッジに選出される。

図1

② ルートポートの選出
次に、ルートポートを選出する。
ルートポートは、ルートブリッジに最も近いポート。常にフォワーディング(転送)状態。すべての非ルートブリッジは、それぞれ一つずつルートポートを持つ。
ルートブリッジに最も近い=ルートブリッジに至るパスコストが最も小さいということ。ルートブリッジに至るパスコストの合計値のことをルートパスコストという。このルートパスコストの値が小さいほどルートブリッジに近いと判断できる。
パスコストの計算
パスコストはリンクの速度によって自動的に算出される。
10Gbps…2
1Gbps…4
100Mbps…19
10Mbps…100

ルートブリッジは、パスコスト0でBPDUを送信する。非ルートブリッジB,Cのポート1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、ルートパスコストは4になる。次にB,Cのポート2はBPDUのパスコストに自身のコスト値19を加算するので23になる。よって、B,Cのルートポートはそれぞれパスコストの小さいポート1となる。

③ 指定ポートの選出
続いて、指定ポートを選出する。指定ポートは、各リンク(セグメント)上で最もルートブリッジに近いポート。BPDUを送信する。各セグメントに一つだけ選出される。(ルートブリッジのポートはパスコスト0なので必ず指定ポートとなる)
図1のSwitchB,Cのルートポートのパスコストはどちらも4で、同じである。ルートパスコストが同じ場合は、送信元ブリッジIDの値を比較する。Bの方がブリッジIDは小さいので、Bのポート2が指定ポートとなる。
④ 非指定ポート
ルートポートと指定ポートのどちらにも選ばれなかった余りポート。ブロッキング状態となり、レイヤ2ループを回避する。


このような動作をすべてスイッチが行うことによって、ようやくこのネットワークは収束したことになる。この一連の動作をSPA(スパニングツリーアルゴリズム)という。このSPAの計算はネットワークのスイッチが増えれば増えるほど大変になる。ネットワークの構成や機器によってブロッキングポートをどこに指定するか。そのためにはルートブリッジをどの機器にするかといった設計が重要になってくる。


STPの仕組みはCCNAの受験の際にも高確率で出題されると思うので、参考にさせていただければ幸いです。

以上、ありがとうございました。


参考資料:https://beginners-network.com/supplement/stp_role.html

https://www.itbook.info/study/p20.html

http://kazunetproject.site/295/

https://www.infraexpert.com/study/stpz2.html

高橋隆志2019『徹底攻略 Cisco CCENT/CCNA Routing & Switching 教科書 ICND2編〔200-105J〕〔200-125J〕v3.0対応』株式会社ソキウスジャパン,110-125頁。  


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