Cisco IE 3000 スイッチ ソフトウェア コンフィギュ レーション ガイド,12.2(55)SE

STP の概要

STP は、ネットワークのループを排除しながらパスの冗長性を提供する、レイヤ 2 リンク管理プロトコルです。レイヤ 2 イーサネット ネットワークが正常に動作するには、2 つのステーション間で存在できるアクティブ パスは 1 つだけです。エンド ステーション間に複数のアクティブ パスがあると、ネットワーク内でループが発生する原因になります。ネットワークにループが存在する場合、エンド ステーションが重複したメッセージを受信する可能性があります。また、スイッチが複数のレイヤ 2 インターフェイス上のエンド ステーション MAC アドレスを学習する可能性があります。このような状況が、不安定なネットワーク環境につながります。スパニング ツリーの動作はトランスペアレントなので、エンド ステーションが単一の LAN セグメントに接続されているのか、それとも複数のセグメントからなるスイッチド LAN に接続されているのかを、エンド ステーションは検知できません。

STP では、スパニング ツリー アルゴリズムを使用して、冗長接続されたネットワークの 1 つのスイッチをスパニング ツリーのルートとして選択します。このアルゴリズムは、アクティブ トポロジにおけるポートのロールに基づいて各ポートにロールを割り当てることにより、スイッチド レイヤ 2 ネットワーク上で最良のループフリー パスを算出します。

• ルート：スパニング ツリー トポロジに対して選定された転送ポート

• 指定：各スイッチド LAN セグメントに対して選定された転送ポート

• 代替：スパニング ツリーのルート ブリッジへの代替パスを提供するブロックされたポート

• バックアップ：ループバック設定におけるブロックされたポート

すべての ポートが指定ロールまたはバックアップ ロールであるスイッチは、ルート スイッチです。少なくとも 1 つのポートが指定ロールであるスイッチは、指定スイッチと呼ばれます。

スパニング ツリーは、冗長データ パスを強制的にスタンバイ（ブロック）ステートにします。スパニング ツリーの 1 つのネットワーク セグメントで障害が発生し、冗長パスが存在する場合、スパニング ツリー アルゴリズムはスパニング ツリー トポロジを再計算し、スタンバイ パスをアクティブにします。スイッチは、Bridge Protocol Data Unit（BPDU; ブリッジ プロトコル データ ユニット）と呼ばれるスパニング ツリー フレームを一定の間隔で送受信します。スイッチは、これらのフレームを転送するのではなく、ループフリー パスの構築に使用します。BPDU には、送信元のスイッチおよびそのポートについて、スイッチおよび MAC アドレス、スイッチ プライオリティ、ポート プライオリティ、パス コストなどの情報が含まれます。スパニング ツリーでは、この情報を使用して、スイッチド ネットワークのルート スイッチとルート ポートを選定し、各スイッチド セグメントのルート ポートと指定ポートを選定します。

スイッチの 2 つのポートがループの一部になっている場合、どちらのポートがフォワーディング ステートになり、どちらのポートがブロッキング ステートになるかは、スパニング ツリーのポート プライオリティおよびパス コストの設定によって制御されます。スパニング ツリーのポート プライオリティ値は、ネットワーク トポロジにおけるポートの位置を表すとともに、ポートがトラフィックを渡すのにどの程度適した位置にあるかを表します。パス コスト値は、メディア速度を表します。

（注） デフォルトでは、スイッチは Small Form-Factor Pluggable（SFP; 着脱可能小型フォーム ファクタ）モジュールを持たないインターフェイスでだけキープアライブ メッセージを（接続がアップ状態であることを確認するために）送信します。[no] keepalive インターフェイス コンフィギュレーション コマンドを使用すると、インターフェイスのデフォルトを変更できます。

スパニング ツリー トポロジと BPDU

スイッチド ネットワークの安定したアクティブなスパニング ツリー トポロジは、次の要素によって制御されます。

• 各スイッチの各 VLAN に関連付けられた一意のブリッジ ID（スイッチ プライオリティと MAC アドレス）。

• ルート スイッチへのスパニング ツリー パス コスト。

• 各レイヤ 2 インターフェイスに関連付けられたポート ID（ポート プライオリティと MAC アドレス）。

ネットワーク内のスイッチの電源を入れると、それぞれのスイッチがルート スイッチとして機能します。各スイッチは、すべてのポートを通じてコンフィギュレーション BPDU を送信します。BPDU は、スパニング ツリー トポロジを伝達および計算します。各コンフィギュレーション BPDU には、次の情報が含まれます。

• 送信元スイッチがルート スイッチとして識別するスイッチの一意のブリッジ ID

• ルートへのスパニング ツリー パス コスト

• 送信元スイッチのブリッジ ID

• メッセージ エージ

• 送信元インターフェイスの ID

• hello タイマー、転送遅延タイマー、および max-age プロトコル タイマーの値

優位の 情報（ブリッジ ID が小さい、パス コストが小さいなど）を含むコンフィギュレーション BPDU を受信すると、スイッチはそのポートの情報を格納します。この BPDU をスイッチのルート ポートで受信した場合、スイッチは自らが指定スイッチであるすべての接続 LAN に、その BPDU を更新メッセージとともに転送します。

当該のポートに対して現在格納されている情報よりも 下位の 情報を含むコンフィギュレーション BPDU を受信すると、スイッチはその BPDU を破棄します。スイッチが下位の BPDU の送信元である LAN の指定スイッチである場合、スイッチはその LAN に当該のポートに対して格納されている最新情報を含む BPDU を送信します。これにより、下位の情報が破棄され、優位の情報がネットワークで伝播されます。

BPDU 交換によって次の処理が実行されます。

• ネットワーク内の 1 つのスイッチがルート スイッチ（スイッチド ネットワークにおけるスパニング ツリー トポロジの論理上の中心）として選定されます。

VLAN ごとに、最高のスイッチ プライオリティ（数値的に最小のプライオリティ値）を持つスイッチがルート スイッチとして選定されます。すべてのスイッチがデフォルトのプライオリティ（32768）で設定されている場合は、VLAN 内で MAC アドレスが最小のスイッチがルート スイッチになります。スイッチ プライオリティ値は、表 21-1 に示すように、ブリッジ ID の最上位ビットを占めます。

• 各スイッチ（ルート スイッチを除く）のルート ポートが選択されます。このポートは、スイッチがルート スイッチにパケットを転送するときの最適パス（最小コスト）を提供します。

• パス コストに基づいて、ルート スイッチまでの最短距離がスイッチごとに計算されます。

• LAN セグメントごとに指定スイッチが選択されます。指定スイッチは、その LAN からルート スイッチにパケットを転送するときの最小パス コストとなります。指定スイッチが LAN に接続されるポートを指定ポートと呼びます。

スイッチド ネットワーク内のどの場所からもルート スイッチに到達するために必要とされないパスは、すべてスパニング ツリー ブロッキング モードになります。

ブリッジ ID、スイッチ プライオリティ、および拡張システム ID

IEEE 802.1D 標準では、各スイッチがルート スイッチの選択を制御する一意のブリッジ識別情報（ブリッジ ID）が必要です。各 VLAN は PVST+ と Rapid PVST+ で異なる 論理ブリッジ と見なされるため、同じスイッチが設定済み VLAN ごとに異なるブリッジ ID を持っている必要があります。スイッチの各 VLAN は、一意の 8 バイト ブリッジ ID を持ちます。最上位の 2 バイトはスイッチ プライオリティに使用され、残りの 6 バイトはスイッチの MAC アドレスから取得されます。

スイッチは IEEE 802.1t スパニング ツリー拡張をサポートし、以前はスイッチ プライオリティに使用されていた一部のビットが、現在は VLAN ID として使用されます。その結果、ブリッジ ID の一意性を維持しつつ、スイッチ用に予約された MAC アドレスは減り、サポートできる VLAN ID の範囲は増えています。 表 21-1 に示すように、以前はスイッチ プライオリティに使用されていた 2 バイトは、4 ビットのプライオリティ値と、VLAN ID と等価である 12 ビットの拡張システム ID 値に割り当てが変更されました。

スパニング ツリーは、ブリッジ ID が VLAN ごとに一意になるように、拡張システム ID、スイッチ プライオリティ、および割り当てられたスパニング ツリー MAC アドレスを使用します。

拡張システム ID のサポートにより、ルート スイッチ、セカンダリ ルート スイッチ、および VLAN のスイッチ プライオリティを手動で設定する方法に影響が生じます。たとえば、スイッチ プライオリティ値を変更すると、スイッチがルート スイッチとして選定される確率が変わります。大きな値を設定すると確率が低くなり、小さな値を設定すると確率が高くなります。詳細については、「ルート スイッチの設定」、「セカンダリ ルート スイッチの設定」、および 「VLAN のスイッチ プライオリティの設定」を参照してください。

スパニング ツリー インターフェイス ステート

プロトコル情報がスイッチド LAN を通過するとき、伝播遅延が生じることがあります。その結果、スイッチド ネットワークのさまざまな時点および場所でトポロジの変化が発生します。インターフェイスがスパニング ツリー トポロジに含まれていない状態からフォワーディング ステートに直接移行すると、一時的にデータ ループが形成される可能性があります。インターフェイスは新しいトポロジ情報がスイッチド LAN 経由で伝播されるまで待機し、それからフレーム転送を開始する必要があります。古いトポロジで転送されたフレームの存続時間を満了させることも必要です。

スパニング ツリーを使用するスイッチの各レイヤ 2 インターフェイスは、次のステートのいずれかになります。

• ブロッキング：インターフェイスはフレーム転送に参加しません。

• リスニング：インターフェイスがフレーム転送に参加する必要があるとスパニング ツリーが判断した場合に、ブロッキング ステートのあとで最初に開始する移行ステートです。

• ラーニング：インターフェイスはフレーム転送に参加する準備をしています。

• フォワーディング：インターフェイスはフレームを転送します。

• ディセーブル：ポートがシャットダウンしているか、ポートにリンクが存在しないか、ポートでスパニング ツリー インスタンスが実行されていないため、インターフェイスはスパニング ツリーに参加していません。

インターフェイスは次のステートを移行します。

• 初期化からブロッキング

• ブロッキングからリスニングまたはディセーブル

• リスニングからラーニングまたはディセーブル

• ラーニングからフォワーディングまたはディセーブル

• フォワーディングからディセーブル

図 21-1 図 21-1 に、インターフェイスがどのようにステートを移行するかを示します。

図 21-1 スパニング ツリー インターフェイス ステート

スイッチの電源を入れると、スパニング ツリーがデフォルトでイネーブルになり、スイッチ、VLAN、またはネットワークのすべてのインターフェイスは、ブロッキング ステートを経て、移行ステートであるリスニングとラーニングに進みます。スパニング ツリーは、各インターフェイスをフォワーディング ステートまたはブロッキング ステートで安定させます。

スパニング ツリー アルゴリズムによってレイヤ 2 インターフェイスがフォワーディング ステートになると、次の処理が行われます。

1. スパニング ツリーがインターフェイスをブロッキング ステートに移行するためにプロトコル情報を待機する間、インターフェイスはリスニング ステートになります。

2. スパニング ツリーは転送遅延タイマーが期限切れになるのを待機する間、インターフェイスをラーニング ステートに移行し、転送遅延タイマーをリセットします。

3. ラーニング ステートで、インターフェイスはフレーム転送を引き続きブロックしながら、スイッチは転送データベースのエンド ステーションのロケーション情報を学習します。

4. 転送遅延タイマーが期限切れになると、スパニング ツリーはインターフェイスをフォワーディング ステートに移行し、学習とフレーム転送がイネーブルになります。

ブロッキング ステート

ブロッキング ステートのレイヤ 2 インターフェイスは、フレーム転送に参加しません。初期化後、各スイッチ インターフェイスに BPDU が送信されます。スイッチは、他のスイッチと BPDU を交換するまで、最初はルートとして機能します。BPDU の交換により、ネットワークのどのスイッチがルートまたはルート スイッチであるかが確定します。ネットワークにスイッチが 1 つしか存在しない場合、BPDU の交換は行われず、転送遅延タイマーは時間切れとなり、インターフェイスはリスニング ステートに移行します。スイッチが初期化したあと、インターフェイスは必ずブロッキング ステートになります。

ブロッキング ステートのインターフェイスは、次の機能を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを破棄します。

• 転送用に他のインターフェイスからスイッチングされたフレームを破棄します。

• アドレスを学習しません。

• BPDU を受信します。

リスニング ステート

リスニング ステートは、レイヤ 2 インターフェイスがブロッキング ステートのあとに最初に移行するステートです。インターフェイスは、そのインターフェイスがフレーム転送に参加する必要があるとスパニング ツリーが判断したときに、このステートに移行します。

リスニング ステートのインターフェイスは、次の機能を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを破棄します。

• 転送用に他のインターフェイスからスイッチングされたフレームを破棄します。

• アドレスを学習しません。

• BPDU を受信します。

ラーニング ステート

ラーニング ステートのレイヤ 2 インターフェイスは、フレーム転送に参加するための準備を行います。インターフェイスは、リスニング ステートからラーニング ステートに移行します。

ラーニング ステートのインターフェイスは、次の機能を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを破棄します。

• 転送用に他のインターフェイスからスイッチングされたフレームを破棄します。

• アドレスを学習します。

• BPDU を受信します。

フォワーディング ステート

フォワーディング ステートのレイヤ 2 インターフェイスは、フレームを転送します。インターフェイスは、ラーニング ステートからフォワーディング ステートに移行します。

フォワーディング ステートのインターフェイスは、次の機能を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを受信し、転送します。

• 他のインターフェイスからスイッチングされたフレームを転送します。

• アドレスを学習します。

• BPDU を受信します。

ディセーブル ステート

ディセーブル ステートのレイヤ 2 インターフェイスは、フレーム転送またはスパニング ツリーに参加しません。ディセーブル ステートのインターフェイスは、動作を行いません。

ディセーブルのインターフェイスは、次の機能を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを破棄します。

• 転送用に他のインターフェイスからスイッチングされたフレームを破棄します。

• アドレスを学習しません。

• BPDU を受信しません。

スイッチまたはポートがルート スイッチまたはルート ポートになる仕組み

ネットワーク内のすべてのスイッチがデフォルトのスパニング ツリー設定でイネーブルになっている場合、MAC アドレスが最小のスイッチがルート スイッチになります。図 21-2 では、スイッチ A がルート スイッチに選定されます。これは、すべてのスイッチのスイッチ プライオリティがデフォルト（32768）に設定されており、スイッチ A の MAC アドレスが最小であるためです。ただし、トラフィック パターン、転送インターフェイスの数、またはリンク タイプによっては、スイッチ A が最適なルート スイッチであるとは限りません。最適なスイッチのプライオリティを上げ（数値を下げ）、そのスイッチをルート スイッチにすることで、スパニング ツリーの再計算で最適なスイッチをルートとする新しいトポロジが形成されるようにすることができます。

図 21-2 スパニング ツリー トポロジ

スパニング ツリー トポロジをデフォルトのパラメータに基づいて計算すると、スイッチド ネットワーク上の送信元エンド ステーションから宛先エンド ステーションまでのパスが最適にならない可能性があります。たとえば、ルート ポートよりも数値が大きいインターフェイスに高速リンクを接続すると、ルート ポートが変更される場合があります。最高速のリンクをルート ポートにすることが重要です。

たとえば、スイッチ B の 1 つのポートがギガビット イーサネット リンクであり、同じスイッチの別のポート（10/100 リンク）がルート ポートであると仮定します。この場合、ネットワーク トラフィックをギガビット イーサネット リンクに流した方が効率的です。ギガビット イーサネット ポートのスパニング ツリー ポート プライオリティをルート ポートよりも上げる（数値を下げる）ことにより、ギガビット イーサネット ポートが新しいルート ポートになります。

スパニング ツリーと冗長接続

図 21-3 に示すように、2 つのスイッチ インターフェイスを別の装置または 2 つの異なる装置に接続することにより、スパニング ツリーで冗長バックボーンを作成できます。スパニング ツリーは、一方のインターフェイスを自動的にディセーブルにしますが、もう一方のインターフェイスに障害が発生した場合は、そのインターフェイスをイネーブルにします。一方のリンクが高速であり、もう一方のリンクが低速である場合、低速のリンクがつねにディセーブルになります。速度が同じである場合、ポート プライオリティとポート ID が加算され、その値が最小であるリンクがスパニング ツリーによってディセーブルに設定されます。

図 21-3 スパニング ツリーと冗長接続

EtherChannel グループを使用して、スイッチ間に冗長リンクを作成することもできます。詳細については、「EtherChannel およびリンクステート トラッキングの設定」を参照してください。

スパニング ツリーのアドレス管理

IEEE 802.1D では、異なるブリッジ プロトコルで使用するマルチキャスト アドレスとして、0x00180C2000000 から 0x0180C2000010 までの 17 個を指定しています。これらのアドレスは、削除できないスタティック アドレスです。

スパニング ツリー ステートに関係なく、各スイッチは、0x0180C2000000 から 0x0180C200000F までのアドレスを宛先とするパケットを受信しますが、転送はしません。

スパニング ツリーがイネーブルの場合、スイッチの CPU は、0x0180C2000000 から 0x0180C2000010 までを宛先とするパケットを受信します。スパニング ツリーがディセーブルの場合、スイッチはこれらのパケットを不明なマルチキャスト アドレスとして転送します。

接続を維持するためのエージング タイムの短縮

ダイナミック アドレスのエージング タイムはデフォルトで 5 分です。これは、 mac address-table aging-time グローバル コンフィギュレーション コマンドのデフォルト設定です。ただし、スパニング ツリーの再設定により、多数のステーションの場所が変更されることがあります。これらのステーションは再設定中、5 分以上到達不能になる可能性があるため、アドレス テーブルからステーション アドレスを廃棄して再学習できるように、アドレスエージング タイムが短縮されます。スパニング ツリーの再設定時に短縮されるエージング タイムは、転送遅延パラメータ値（ spanning-tree vlan vlan-id forward-time seconds グローバル コンフィギュレーション コマンド）と同じです。

各 VLAN は個別のスパニング ツリー インスタンスであるため、スイッチは VLAN 単位でエージング タイムを短縮します。ある VLAN でスパニング ツリーが再設定されると、その VLAN で学習されたダイナミック アドレスがエージング タイム短縮の対象になります。他の VLAN のダイナミック アドレスは影響を受けず、スイッチに対して設定されたエージング タイムがそのまま適用されます。

スパニング ツリー モードおよびプロトコル

スイッチは、次のスパニング ツリー モードおよびプロトコルをサポートします。

• PVST+：このスパニング ツリー モードは、IEEE 802.1D 標準およびシスコ独自の拡張機能に基づいています。すべてのイーサネット ポートベース VLAN で使用されるデフォルトのスパニング ツリー モードです。PVST+ は、スイッチ上の各 VLAN でサポートされる最大数まで動作し、各 VLAN にネットワーク上でのループフリー パスを提供します。

PVST+ は、実行される VLAN にレイヤ 2 ロード バランシングを提供します。ネットワーク上の VLAN を使用して異なる論理トポロジを作成し、すべてのリンクが使用され、1 つのリンクがオーバーサブスクライブ状態にならないようにすることができます。VLAN 上の PVST+ の各インスタンスに、1 つのルート スイッチがあります。このルート スイッチは、その VLAN に関連するスパニング ツリー情報を、ネットワーク内の他のすべてのスイッチに伝播します。このプロセスにより、各スイッチがネットワークに関する同じ情報を持つようになるため、ネットワーク トポロジが維持されることが保証されます。

• Rapid PVST+：このスパニング ツリー モードは、PVST+ と同じですが、IEEE 802.1w 標準に基づく高速コンバージェンスを使用します。高速コンバージェンスを提供するために、Rapid PVST+ では、トポロジの変更を受信したときに、ポート単位でダイナミックに学習した MAC アドレス エントリをただちに削除します。これに対し、PVST+ では、ダイナミックに学習した MAC アドレス エントリに対して、短いエージング タイムを使用します。

Rapid PVST+ では、PVST+ と同じ設定を使用しているので（指摘した部分を除く）、スイッチで最小限の追加設定を行うだけで済みます。Rapid PVST+ の利点は、複雑な MSTP 設定を学習したり、ネットワークの再プロビジョニングをしたりすることなく、大規模な PVST+ インストール ベースを Rapid PVST+ に移行できることです。Rapid PVST+ モードでは、サポートされる最大数を上限として、各 VLAN が独自のスパニング ツリー インスタンスを実行します。

• MSTP：このスパニング ツリー モードは、IEEE 802.1s 標準に基づいています。複数の VLAN を同じスパニング ツリー インスタンスにマッピングできます。これにより、多数の VLAN をサポートするために必要なスパニング ツリー インスタンスの数が減少します。MSTP は、Rapid Spanning-Tree Protocol（RSTP）（IEEE 802.1w に基づく）上で実行されます。RSTP は、転送遅延をなくし、ルート ポートおよび指定ポートをフォワーディング ステートにすばやく移行することにより、スパニング ツリーの高速コンバージェンスを実現します。RSTP なしでは MSTP を実行できません。

MSTP の最も一般的な初期配置は、レイヤ 2 スイッチド ネットワークのバックボーン レイヤおよびディストリビューション レイヤへの配置です。詳細については、「MSTP の設定」を参照してください。

サポートされるスパニング ツリー インスタンス数の詳細については、次の項を参照してください。

サポートされるスパニング ツリー インスタンス

PVST+ モードまたは Rapid PVST+ モードでは、スイッチは最大 128 のスパニング ツリー インスタンスをサポートします。

MSTP モードでは、スイッチは最大 65 の MST インスタンスをサポートします。特定の MST インスタンスにマッピング可能な VLAN 数は制限されていません。

スパニング ツリーと VLAN Trunking Protocol（VTP; VLAN トランキング プロトコル）の相互運用の詳細については、「スパニング ツリー設定時の注意事項」を参照してください。

スパニング ツリーの相互運用性と下位互換性

表 21-2 に、ネットワークでサポートされるスパニング ツリー モード間の相互運用性と互換性を示します。

MSTP と PVST+ が混在するネットワークでは、Common Spanning Tree（CST; 共通スパニング ツリー）ルートが MST バックボーンの内部に存在する必要があります。また、PVST+ スイッチは複数の MST 領域に接続できません。

ネットワークに Rapid PVST+ を実行するスイッチと PVST+ を実行するスイッチが含まれる場合は、Rapid PVST+ スイッチと PVST+ スイッチを異なるスパニング ツリー インスタンスに設定することを推奨します。Rapid PVST+ スパニング ツリー インスタンスでは、ルート スイッチが Rapid PVST+ スイッチである必要があります。PVST+ インスタンスでは、ルート スイッチが PVST+ スイッチである必要があります。PVST+ スイッチがネットワークのエッジに位置している必要があります。

STP および IEEE 802.1Q トランク

VLAN トランクの IEEE 802.1Q 標準は、ネットワークのスパニング ツリー構築方法にいくつかの制限をもたらします。この標準では、トランクで許可される すべての VLAN に対して、スパニング ツリー インスタンスは 1 つしか要求されません。ただし、IEEE 802.1Q トランクを使用して接続している Cisco スイッチのネットワークでは、トランク上で許容される 各 VLAN ごとに 1 つのスパニング ツリー インスタンスが維持されます。

IEEE 802.1Q トランクを使用して Cisco スイッチを非シスコ デバイスに接続すると、Cisco スイッチは PVST+ を使用してスパニング ツリーの相互運用性を提供します。Rapid PVST+ がイネーブルの場合、スイッチは PVST+ の代わりに Rapid PVST+ を使用します。スイッチは、トランクの IEEE 802.1Q VLAN のスパニング ツリー インスタンスと、他社製の IEEE 802.1Q スイッチのスパニング ツリー インスタンスを結合します。

ただし、すべての PVST+ 情報または Rapid PVST+ 情報は、他社製の IEEE 802.1Q スイッチのクラウドにより分離された Cisco スイッチが維持します。Cisco スイッチを分離する他社製の 802.1Q 装置のクラウドは、スイッチ間の単一トランク リンクとして処理されます。

PVST+ は IEEE 802.1Q トランクで自動的にイネーブルとなり、ユーザによる設定は不要です。アクセス ポートおよび Inter-Switch Link（ISL; スイッチ間リンク）トランク ポートでの外部スパニング ツリー動作は、PVST+ の影響を受けません。

IEEE 802.1Q トランクの詳細については、「VLAN の設定」を参照してください。

VLAN ブリッジ スパニング ツリー

シスコの VLAN ブリッジ スパニング ツリーは、2 つ以上の VLAN ブリッジ ドメインまたはルーテッド ポート間で DECnet などの非 IP プロトコルを転送するフォールバック ブリッジング機能（ブリッジ グループ）で使用されます。VLAN ブリッジ スパニング ツリーにより、個別の VLAN スパニング ツリー上にブリッジ グループでスパニング ツリーを形成して、VLAN 間に複数の接続が存在する場合にループが形成されるのを防ぐことができます。また、ブリッジされている VLAN の個別のスパニング ツリーが崩れて 1 つのスパニング ツリーになることもなくなります。

VLAN ブリッジ スパニング ツリーをサポートするために、一部のスパニング ツリー タイマーが増加します。フォールバック ブリッジング機能を使用するには、IP サービス イメージをスイッチにインストールする必要があります。詳細については、「フォールバック ブリッジングの設定」を参照してください。

スパニング ツリーのデフォルト設定

表 21-3 に、スパニング ツリーのデフォルト設定を示します。

スパニング ツリー設定時の注意事項

スパニング ツリー インスタンスの数より多い VLAN が VTP で定義されている場合、スイッチで PVST+ または Rapid PVST+ をイネーブルにできる VLAN は 128 に限られます。残りの VLAN は、スパニング ツリーがディセーブルの状態で動作します。ただし、MSTP を使用して、複数の VLAN を同じスパニング ツリー インスタンスにマッピングできます。詳細については、「MSTP の設定」を参照してください。

スパニング ツリーの 128 のインスタンスがすでに使用されている場合、いずれかの VLAN でスパニング ツリーをディセーブルにし、スパニング ツリーを実行したい VLAN でイネーブルにすることができます。特定の VLAN でスパニング ツリーをディセーブルにするには、 no spanning-tree vlan vlan-id グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。目的の VLAN でスパニング ツリーをイネーブルにするには、 spanning-tree vlan vlan-id グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。

（注） スイッチで使用可能なすべてのスパニング ツリー インスタンスをすでに使用している場合、VTP ドメイン内の任意の場所に別の VLAN を追加すると、スパニング ツリーを実行していないスイッチ上に VLAN が作成されます。該当のスイッチのトランク ポートにデフォルトの許可リストがある場合、新しい VLAN はすべてのトランク ポートで伝送されます。ネットワークのトポロジによっては、このために新しい VLAN に切断できないループが発生する可能性があります。特に、スパニング ツリー インスタンスをすべて使い果たした隣接スイッチが複数ある場合です。スパニング ツリー インスタンスの割り当てを使い果たしたスイッチのトランク ポートに許可リストを設定すると、この可能性を排除できます。許可リストの設定は、ネットワークに別の VLAN を追加する作業が煩雑になる可能性があるため、多くの場合は必要ありません。

スパニング ツリー コマンドは、VLAN スパニング ツリー インスタンスの設定を制御します。スパニング ツリー インスタンスは、VLAN にインターフェイスを割り当てるときに作成します。スパニング ツリー インスタンスは、最後のインターフェイスを別の VLAN に移動すると削除されます。スパニング ツリー インスタンスを作成する前に、スイッチおよびポートのパラメータを設定できます。これらのパラメータは、スパニング ツリー インスタンスを作成したときに適用されます。

スイッチは PVST+、Rapid PVST+、および MSTP をサポートしますが、一度にアクティブにできるバージョンは 1 つだけです（たとえば、すべての VLAN が PVST+ を実行するか、すべての VLANが Rapid PVST+ を実行するか、またはすべての VLAN が MSTP を実行します）。さまざまなスパニング ツリー モードとそれらの相互運用の詳細については、「スパニング ツリーの相互運用性と下位互換性」を参照してください。

UplinkFast および BackboneFast の設定時の注意事項については、「オプションのスパニング ツリー設定時の注意事項」を参照してください。

スパニング ツリー モードの変更

スイッチは、PVST+、Rapid PVST+、および MSTP の 3 つのスパニング ツリー モードをサポートします。デフォルトでは、スイッチは PVST+ プロトコルを実行します。

スパニング ツリー モードを変更するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。デフォルト モード以外のモードをイネーブルにする場合、この手順は必須です。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree mode グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。ポートをデフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree link-type インターフェイス コンフィギュレーション コマンドを使用します。

スパニング ツリーのディセーブル化

スパニング ツリーは、デフォルトでは、VLAN 1 と、新たに作成されたすべての VLAN でイネーブルになります（「サポートされるスパニング ツリー インスタンス」で示されたスパニング ツリー制限を上限とします）。ネットワーク トポロジにループが存在しないことが確実である場合にだけ、スパニング ツリーをディセーブルにします。

スパニング ツリーを VLAN 単位でディセーブルにするには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

スパニング ツリーを再びイネーブルにするには、 spanning-tree vlan vlan-id グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。

ルート スイッチの設定

スイッチは、そのスイッチで設定されたアクティブ VLAN ごとに個別のスパニング ツリー インスタンスを維持します。各インスタンスには、スイッチ プライオリティおよびスイッチの MAC アドレスで構成されるブリッジ ID が対応付けられます。VLAN ごとに、最小のブリッジ ID を持つスイッチが、その VLAN のルート スイッチになります。

指定した VLAN のルートになるようにスイッチを設定するには、 spanning-tree vlan vlan-id root グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用して、スイッチ プライオリティをデフォルト値（32768）から非常に小さな値へと変更します。このコマンドを入力すると、各 VLAN のルート スイッチのスイッチ プライオリティが確認されます。拡張システム ID がサポートされているため、スイッチは指定された VLAN のスイッチ プライオリティを 24576 に設定します。これは、この値によってこのスイッチが指定された VLAN のルートになる場合です。

指定された VLAN のルート スイッチに 24576 に満たないスイッチ プライオリティが設定されている場合は、スイッチはその VLAN について、自身のプライオリティを最小のスイッチ プライオリティより 4096 だけ小さい値に設定します（4096 は 4 ビット スイッチ プライオリティの最下位ビットの値です。表 21-1 を参照してください）。

（注） ルート スイッチになるために必要な値が 1 より小さい場合は、spanning-tree vlan vlan-id root グローバル コンフィギュレーション コマンドは失敗します。

（注） ネットワークが拡張システム ID をサポートするスイッチとサポートしないスイッチで構成される場合、拡張システム ID をサポートするスイッチがルート ブリッジになることはほぼありません。拡張システム ID によって、古いソフトウェアを実行している接続スイッチのプライオリティよりも VLAN 番号が大きくなるたびに、スイッチ プライオリティ値が増大します。

（注） 各スパニング ツリー インスタンスのルート スイッチは、バックボーン スイッチまたはディストリビューション スイッチである必要があります。アクセス スイッチをスパニング ツリーのプライマリ ルートとして設定しないでください。

レイヤ 2 ネットワークの直径（つまり、レイヤ 2 ネットワーク内の任意の 2 つのエンド ステーション間における最大スイッチ ホップ数）を指定するには、 diameter キーワードを使用します。ネットワークの直径を指定すると、スイッチはその直径を持つネットワークに最適な hello タイム、転送遅延時間、および最大エージング タイムを自動的に設定します。その結果、コンバージェンスに要する時間が大幅に短縮されます。 hello キーワードを使用して、自動的に計算される hello タイムを上書きすることができます。

（注） スイッチをルート スイッチとして設定したあとで、spanning-tree vlan vlan-id hello-time、spanning-tree vlan vlan-id forward-time、および spanning-tree vlan vlan-id max-age の各グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用して、hello タイム、転送遅延時間、および最大エージング タイムを手動で設定しないでください。

指定した VLAN のルートになるようにスイッチを設定するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree vlan vlan-id root グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。

セカンダリ ルート スイッチの設定

スイッチをセカンダリ ルートとして設定すると、スイッチ プライオリティがデフォルト値（32768）から 28672 に変更されます。これにより、プライマリ ルート スイッチに障害が発生した場合に、このスイッチが指定した VLAN のルート スイッチになる可能性が高くなります。ただし、他のネットワーク スイッチがデフォルトのスイッチ プライオリティである 32768 を使用していて、ルート スイッチになる可能性が低いことが前提です。

このコマンドを複数のスイッチに対して実行すると、複数のバックアップ ルート スイッチを設定できます。プライマリ ルート スイッチ を設定したときに使用したものと同じネットワーク直径と hello タイム値を spanning-tree vlan vlan_id root primary グローバル コンフィギュレーション コマンド で使用してください。

指定した VLAN のセカンダリ ルートになるようにスイッチを設定するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree vlan vlan-id root グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。

ポート プライオリティの設定

ループが発生すると、スパニング ツリーはポート プライオリティを使用して、フォワーディング ステートにするインターフェイスを選択します。最初に選択させるインターフェイスには高いプライオリティ（小さい数値）を与え、最後に選択させるインターフェイスには低いプライオリティ（大きい数値）を付けます。すべてのインターフェイスが同じプライオリティ値を使用している場合には、スパニング ツリーはインターフェイス番号が最も小さいインターフェイスをフォワーディング ステートにし、残りのインターフェイスをブロックします。

インターフェイスのポート プライオリティを設定するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

（注） show spanning-tree interface interface-id 特権 EXEC コマンドで情報が表示されるのは、ポートがリンクアップ動作可能ステートの場合だけです。それ以外は、show running-config interface 特権 EXEC コマンドを使用して設定を確認します。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree [ vlan vlan-id ] port-priority インターフェイス コンフィギュレーション コマンドを使用します。スパニング ツリー ポート プライオリティを使用してトランク ポート上にロード シェアリングを設定する方法については、「ロード シェアリングを目的としたトランク ポートの設定」を参照してください。

パス コストの設定

スパニング ツリー パス コストのデフォルト値は、インターフェイスのメディア速度から抽出されます。ループが発生すると、スパニング ツリーはコストを使用して、フォワーディング ステートにするインターフェイスを選択します。最初に選択させたいインターフェイスには低いコスト値を、最後に選択させたいインターフェイスには高いコスト値を割り当てることができます。すべてのインターフェイスが同じコスト値を使用している場合には、スパニング ツリーはインターフェイス番号が最も小さいインターフェイスをフォワーディング ステートにし、残りのインターフェイスをブロックします。

インターフェイスのコストを設定するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

（注） show spanning-tree interface interface-id 特権 EXEC コマンドは、リンクアップ動作可能ステートのポートの情報だけを表示します。それ以外は、show running-config 特権 EXEC コマンドを使用して設定を確認します。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree [ vlan vlan-id ] cost インターフェイス コンフィギュレーション コマンドを使用します。スパニング ツリー パス コストを使用してトランク ポート上にロード シェアリングを設定する方法については、「ロード シェアリングを目的としたトランク ポートの設定」を参照してください。

VLAN のスイッチ プライオリティの設定

スイッチ プライオリティを設定して、そのスイッチがルート スイッチに選択されるようにできます。

（注） このコマンドを使用する場合には注意が必要です。スイッチ プライオリティを変更するには、ほとんどの状況で spanning-tree vlan vlan-id root primary および spanning-tree vlan vlan-id root secondary グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用することを推奨します。

VLAN のスイッチ プライオリティを設定するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree vlan vlan-id priority グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。

スパニング ツリー タイマーの設定

表 21-4 に、スパニング ツリーの全体的なパフォーマンスに影響するタイマーを示します。

ここでは、設定の手順を示します。

hello タイムの設定

hello タイムを変更することで、ルート スイッチにより設定メッセージが生成される間隔を設定できます。

（注） このコマンドを使用する場合には注意が必要です。hello タイムを変更するには、ほとんどの状況で spanning-tree vlan vlan-id root primary および spanning-tree vlan vlan-id root secondary グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用することを推奨します。

VLAN の hello タイムを設定するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree vlan vlan-id hello-time グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。

VLAN の転送遅延時間の設定

VLAN の転送遅延時間を設定するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree vlan vlan-id forward-time グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。

VLAN の最大エージング タイムの設定

VLAN の最大エージング タイムを設定するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree vlan vlan-id max-age グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。

伝送ホールド カウントの設定

伝送ホールド カウントの値を変更することで、BPDU バースト サイズを設定できます。

（注） このパラメータを大きい値に変更すると、特に Rapid PVST モードの場合に、CPU 使用率に大きな影響が及ぶことがあります。この値を小さくすると、特定のシナリオでコンバージェンスが遅くなることがあります。デフォルト設定を維持することを推奨します。

伝送ホールド カウントを設定するには、特権 EXEC モードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree transmit hold-count valu e グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用します。