イーサネット スパニング ツリーの制約：E シリーズ カード

概要

このドキュメントでは、スパニングツリー ルールの一部を明確にし、ルールが VLAN の割り当てに与える影響について説明します。このドキュメントは、ONS 15454でのスパニングツリーとイーサネット回線のプロビジョニングの完全なガイドではありません。代わりに、次のドキュメントを参照してください。

• 特定のVLAN割り当てが失敗する原因について説明します。

• ネットワークの設計を改善するために使用できる推奨事項を提供します。この推奨事項により、回線を計画して実装する際に、スパニングツリーの制限を考慮できます。

• 回線を変更または作成するときにスパニングツリーの制約が発生した場合の回避策を提案します。

前提条件

要件

次の項目に関する知識があることが推奨されます。

• Cisco ONS 15454

• スパニング ツリー プロトコル（STP）

使用するコンポーネント

このドキュメントの情報は、次のソフトウェアとハードウェアのバージョンに基づいています。

• Cisco ONS 15454バージョン4.6.x以降

このドキュメントの情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されました。このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、初期（デフォルト）設定の状態から起動しています。対象のネットワークが実稼働中である場合には、どのようなコマンドについても、その潜在的な影響について確実に理解しておく必要があります。

表記法

ドキュメント表記の詳細は、『シスコ テクニカル ティップスの表記法』を参照してください。

背景説明

スパニングツリーアルゴリズム(STA)の主な機能は、冗長リンクがブリッジネットワークで作成するループを切断することです。STPがネットワークホスト間の複数のパスを検出すると、STPは1つのパスだけが存在するまでポートをブロックします。

ONS 15454の光インターフェイスでは、STAがデフォルトで有効になっています。イーサネットカードの前面ポートでもSTAを設定できます。

ONS 15454のスパニングツリールールでは、特定のVLAN割り当て制限を考慮しない場合は、新しい回線の作成や既存の回線の変更はできません。ただし、このルールは、不適切に設計されたネットワークにつながる可能性のある回線設定を妨げるものではありません。ネットワークを設計する際には、これらの設定を念頭に置く必要があります。

VLAN割り当ての失敗

問題の説明

ONS 15454のスパニングツリーソフトウェアは、共有リソースであるタイミング、通信、および制御(TCC)で動作します。

注：このドキュメントでは、TCCを一般的に使用して、カードのすべてのバリエーションを参照します。

各ノードは、最大8つのスパニングツリーインスタンスを持つことができます。ノードごとのスパニングツリーインスタンスの数を最小限に抑えるために、スパニングツリーインスタンスをVLANベースではなく回線ベースでマッピングできます。回線は1つのスパニングツリーインスタンスにのみマッピングできます。回線にVLANのセットを割り当てることができます。

ONS 15454ソフトウェアは、次の機能もサポートしています。

• スパニングツリーインスタンスの自動生成

• 部分的にオーバーラップするVLANを持つ回線

• スパニングツリーを集約する機能

これらの機能をサポートするため、また、回線ベースでスパニングツリーインスタンスをマッピングするため、回線を作成または変更する場合は、次のチェックが適用されます。

• 新しい回線または変更された回線のVLANセットは、他の既存の回線のVLANセットと一致している必要があります。

• 新しい回線または変更された回線のVLANセットが既存の回線のVLANセットと重複している場合、両方の回線で同じスパニングツリーインスタンスが使用されます。

• 新しい回線または変更された回線のVLANセットが、同じスパニングツリーを実行する他の既存の回線のVLANセットと重複している場合、すべての回線で同じスパニングツリーインスタンスが使用されます。

• 新しい回線または変更された回線のVLANセットが、異なるスパニングツリーインスタンスを実行する他の既存の回線のVLANセットと重複する場合、VLAN割り当ては失敗します。

表1にVLAN割り当ての成功例を示します。

表1:VLAN割り当ての成功

回線	VLANセット	注	スパニングツリーインスタンス
C1	10 20	新しいスパニングツリーインスタンス	STP 1
C2	30	新しいスパニングツリーインスタンス	STP 2
C3	20 40	20はC1の20に一致するため、C1と同じスパニングツリーインスタンスです。	STP 1
C4	30 50	30はC2の30に一致するため、C2と同じスパニングツリーインスタンスです。	STP 2
C5	60	新しいスパニングツリーインスタンス	STP 3
C6	30、50、70	30と50は、C4の30と50に一致し、C4と同じスパニングツリーインスタンスを使用します	STP 2

表2に、VLAN割り当て失敗の単純なケースを示します。

表2:VLAN割り当ての失敗

回線	VLANセット	注	スパニングツリーインスタンス
C1	10	新しいスパニングツリーインスタンス	STP 1
C2	20	新しいスパニングツリーインスタンス	STP 2
C3	10 20	10はC1の10に一致し、20はC2の20に一致します。C1とC2は異なるスパニングツリーインスタンスに属しています。したがって、VLAN割り当ては失敗します。	失敗

2番目の例のVLAN割り当ては、C3がC1とC2のVLANセットと一致しますが、C1とC2は異なるスパニングツリーインスタンスを実行するため、失敗します。

回線の作成中にVLAN割り当てが失敗すると、「VLAN/スパニングツリー違反」エラーが表示されます(図1を参照)。

図1:VLAN/スパニングツリー違反

同様に、回線の編集中にVLAN割り当てが失敗すると、エラーメッセージが表示されます(図2を参照)。

図2 - VLANセットを割り当てられない

推奨事項

「問題の説明」セクションで説明した制限の結果、オーバーラップするVLANセットを持つ回線を追加する順序に注意してください。後で制約を避けるために、VLANの割り当てを計画して、最初にオーバーラップの可能性が高い、より大きなVLANセットを持つ回線を追加することを推奨します。この方法では、その後にオーバーラップするVLANが設定された回線を追加すると、回線は同じスパニングツリーに集約されます。

表2の例を見てみましょう。まずC3をプロビジョニングし、次にC1とC2をプロビジョニングすることをお勧めします。または、同じ効果を持つC3-C2-C1の順序で回線をプロビジョニングすることもできます。詳細は表 3 を参照してください。

表3 – 回線のプロビジョニングの推奨順序

回線	VLANセット	注	スパニングツリーインスタンス
C3	10,20	新しいスパニングツリーインスタンス	STP 1
C1	10	10はC3の10に一致し、C3と同じスパニングツリーインスタンスです。	STP 1
C2	20	20はC3の20に一致し、C3と同じスパニングツリーインスタンスを使用	STP1

イーサネットカードの前面ポートにスパニングツリーを適用する場合も、同じロジックが適用されます。

不適切な順序でプロビジョニングされた回線の回避策

推奨される順序でプロビジョニングされていない回線を変更する必要がある場合に、VLAN割り当てエラーを回避するには、次の回避策を使用します。ファントムVLANを既存の回線に割り当てます。

ファントムVLANとは、トラフィックを伝送しない未使用のVLANを指します。ファントムVLANを追加すると、スパニングツリーが同じインスタンスに集約されます。スパンを誤ってブロックしないように、ネットワーク設計を慎重に検討してください。ネットワークの複雑さと設計に基づいて、トラフィックヒットが避けられないことがあります。

2つのVLANが同じスパニングツリーに集約される一般的な例は、「ダンベル」シナリオです。ダンベルのシナリオでは、リニア設定を使用して2つのリングを2つのVLAN（たとえば、V10とV20）に結合します。ループを回避するには、2つのリングを結合する回線を追加する前に、各ノードの回線が同じじスパニングツリーにに集約されます。

図3 - Dumbellのシナリオ

たとえば、ノード1での初期VLAN割り当ては次のように仮定します。

• C1:V10 STP 1

• C2:V20 STP 2

考えられる回避策を次に示します。

1. ファントムVLAN(V99)をC1に追加します。

   • C1:V10、V99 STP 1

   • C2:V20 STP2

2. ファントムVLAN(V99)をC2に追加します。

   • C1:V10、V99 STP 1

   • C2:V20、V99 STP 1

3. VLAN V10およびV20の新しい回線C3を追加します。

   1. C1:V10、V99 STP 1

   2. C2:V20、V99 STP 1

   3. C3:V10、V20、V99 STP1

4. C1とC2からファントムVLANを削除します。

   1. C1:V10 STP 1

   2. C2:V20 STP 1

   3. C3:V10、V20 STP1

   図3は、最終的なVLANトポロジを示しています。

無効な回線設定

回線の作成または変更が成功すると、VLAN割り当てが回線ごとのスパニングツリーマッピングルールを通過しますが、回線設定が有効であることを保証しません。スパニングツリーを集約しても、不適切に設計されたネットワークを修復することはできません。この点を説明するシナリオをいくつか示します。

シナリオ 1

この最初のシナリオは、2つのノード（ノード1とノード2）で構成され、2つの回線C1とC2が設定されています。回線C1はVLAN V10とV20を伝送し、回線C2はVLAN V20を伝送します(図4)。V20のドメインにはループが存在しますが、V10のドメインにはループがありません。ただし、回線が1つのスパニングツリーに集約されるため、スパンの1つがブロックされます。ブロックされるスパンの1つを決定する要因を次に示します。

• バックエンドポートのMACアドレス

• 回線サイズ

• 回路作成順序

回線C1がブロックされると、V10トラフィックは流れません。したがって、このネットワーク設計は、スパニングツリーの制限では有効ではありません。

図4 – 無効な設定：シナリオ 1

シナリオ 2

2つ目のシナリオは、ノード1とノード2の2つのノードと、3つの回線C1、C2、およびC3で構成されます。ここでは、回線を正しい順序で作成します(表2を参照してください)。これにより、回線のプロビジョニングが成功し、すべての回線は同が同です。回線C1はVLAN V10とV20を伝送し、C2はVLAN V10を伝送し、C3はVLAN V20を伝送します(図5を参照)。

スパニングツリーパラメータが正しいと仮定します。これは、たとえば、C1が他の回線よりも広い場合などに発生する可能性があります。C2とC3がブロックされ、ノード1とノード2の間のすべてのトラフィックが流れます。その後C1を削除すると、回線C2とC3は同じスパニングツリーを実行し続けます。C1の削除後、VLAN V10またはVLAN V20がブロックされます。ここでも、スパニングツリーの制限では、このネットワーク設計は有効ではありません。

図5 – 無効な設定：シナリオ 2

シナリオ 3

この例は、2つの回線を持つ4ノードシステムで構成されています。回線C1はVLAN V10とV20を伝送し、C2はVLAN V10、V20、およびV30を伝送します。両方の回線のVLANセットがオーバーラップするため、両方の回線は同じスパニングツリーインスタンスを実行します。V10およびV20ドメインにはループが含まれています。したがって、スパンの1つがブロックされます。ブロックされたスパンがC1の場合、すべてのVLANがフローします。この設定は正常に表示されますが、V30では保護を使用できないという問題があります。C2スパンに障害が発生すると、V10とV20はC1上を流れますが、V30のパスはありません。

図6 – 無効な設定：シナリオ 3

ポイントツーポイントのステッチされていない回線

スパニングツリーを折りたたむと、同じノードのセットに広がり、異なる「ステッチされていない」カード上にあるポイントツーポイント回線に問題が発生します。「Unstitched」モードでは、「Single-card EtherSwitch」とも呼ばれ、各カードはONS 15454内の単一のスイッチングエンティティのままです。ただし、異なる「Unstitched」カードにまたがる2つの回線が同じVLAN IDを使用すると、回線は集約されます。図7に、この問題を示します。

図7 – ポイントツーポイントのステッチ解除回路の例

この例では、C2がブロックされているため、ルータ3とルータ4間のトラフィックフローはありません。この問題を解決するために、シスコはONS 15454バージョン3.3以降で回線単位のターンオフ機能（別名「VLAN再利用」）を導入しました。この機能を使用すると、STPを1回線ごとに無効または有効にできます。STPを無効にすると、異なる「Unstitched」カードを使用する複数のポイントツーポイント回線が、ブロックされずに同じVLAN IDを使用できます。

スパニングツリーを無効にするには、Circuit Creation画面でEnable Spanning Treeチェックボックスにチェックマークが付いていないことを確認します(図8の赤い長方形を参照してください)。

図8 – 回線の作成：スパニングツリーの無効化

スパニングツリー割り当て表示

CTCを介してスパニングツリーの割り当てを表示するには、次の手順を実行します。

1. Cisco Transport Controller(CTC)にログインします。

   図9：スパニングツリーの割り当て

   

2. [メンテナンス]をクリックします(図9の矢印Aを参照)。

3. [Ether Bridge]をクリックします(図9の矢印Bを参照)。

4. [Circuits]をクリックします(図9の矢印Cを参照)。

   表示には、タイプ、回線名/ポート、STP ID、およびVLANが含まれます。

関連情報

• テクニカル サポートとドキュメント – Cisco Systems

更新履歴