Catalyst 3750-X および 3560-X 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、ネットワーク上でループを防止しながら、パスの冗長性を実現するレイヤ 2 リンク管理プロトコルです。レイヤ 2 イーサネット ネットワークを正しく動作させるには、2 つのステーション間に存在するアクティブ パスは 1 つでなければなりません。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、ネットワークにループが生じます。このループがネットワークに発生すると、エンド ステーションにメッセージが重複して到着する可能性があります。また、スイッチも複数のレイヤ 2 インターフェイスのエンド ステーション MAC アドレスを学習する可能性がでてきます。このような条件が発生すると、不安定なネットワークになります。スパニングツリーの動作は透過的であり、エンド ステーション側で、単一 LAN セグメントに接続されているのか、複数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は、検出できません。

STP は、スパニングツリー アルゴリズムを使用し、スパニングツリーのルートとして冗長接続ネットワーク内のスイッチを 1 つ選択します。スパニングツリー アルゴリズムは、アクティブ トポロジでのポートの役割に基づいて各ポートに役割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る転送ポート

• 指定：各スイッチド LAN セグメントに対して選定される転送ポート

• 代替：スパニングツリーのルート ブリッジへの代替パスとなるブロック ポート

• バックアップ：ループバック コンフィギュレーションのブロック ポート

すべての ポートに役割が指定されているスイッチ、またはバックアップの役割が指定されているスイッチはルート スイッチです。少なくとも 1 つの ポートに役割が指定されているスイッチは、指定スイッチを意味します。

冗長データ パスはスパニングツリーによって、強制的にスタンバイ（ブロックされた）ステートにされます。スパニングツリーのネットワーク セグメントでエラーが発生したときに冗長パスが存在する場合は、スパニングツリー アルゴリズムがスパニングツリー 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、定期的に 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 フレームを送受信します。スイッチはこのフレームを転送しませんが、このフレームを使用してループフリー パスを構築します。BPDU には、送信側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。スパニングツリーはこの情報を使用して、スイッチド ネットワーク用のルート スイッチおよびルート ポートを選定し、さらに、各スイッチド セグメントのルート ポートおよび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、スパニングツリー ポート プライオリティとパス コストの設定値によって、どちらのポートをフォワーディング ステートにするか、どちらをブロッキング ステートにするかが制御されます。スパニングツリー 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とともに、トラフィック転送におけるポートの位置がどれだけ適切であるかを表します。パス コストの値は、メディアの速度を表します。

（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）モジュールを備えていないインターフェイスにだけ、（接続が稼動していることを確認するために）キープアライブ メッセージを送信します。[no] keepalive インターフェイス コンフィギュレーション コマンドをキーワードなしで入力すると、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 ネットワーク内の安定したアクティブ 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。

• 各スイッチのそれぞれの VLAN に関連付けられた一意のブリッジ ID（スイッチ プライオリティおよび MAC アドレス）。スイッチ スタックでは、すべてのスイッチが指定のスパニングツリー インスタンスに対して同じブリッジ ID を使用します。

• ルート スイッチに対するスパニングツリー 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 プライオリティおよび MAC アドレス）

ネットワーク内のスイッチに電源が投入されると、それぞれがルート スイッチとして機能します。各スイッチは、そのすべてのポートからコンフィギュレーション BPDU を送信します。BPDU によって通信が行われ、スパニングツリー トポロジが計算されます。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。

• 送信側スイッチがルート スイッチと見なしたスイッチの固有ブリッジ ID

• ルートに対するスパニングツリー パス コスト

• 送信側スイッチのブリッジ ID

• メッセージの有効期間

• 送信側インターフェイス ID

• Hello タイマー、転送遅延タイマー、および最大エージング プロトコル タイマーの値

スイッチは、 優位の 情報（より小さいブリッジ ID、より低いパス コストなど）を格納したコンフィギュレーション BPDU を受信すると、そのポートのためにこの情報を保存します。スイッチは、この BPDU をルート ポートで受信した場合は、更新されたメッセージ付きで、自身が指定スイッチであるすべての接続 LAN に対して BPDU を転送します。

そのポートに対して現在保存されているものより 下位 の情報を格納したコンフィギュレーション BPDU を受信した場合は、BPDU は廃棄されます。スイッチが、不良 BPDU の送信元の LAN の指定スイッチである場合は、そのポート用に保存された最新情報を格納した BPDU をその LAN に送信します。このようにして下位情報は廃棄され、優位情報がネットワークで伝播されます。

BPDU の交換によって、次の処理が行われます。

• ネットワーク内の 1 台のスイッチがルート スイッチ（スイッチド ネットワークのスパニングツリー トポロジの論理的な中心）として選択されます。スイッチ スタックでは、1 つのスタック メンバーがスタック ルート スイッチとして選択されます。図 19-1 に示すとおり、スタック ルート スイッチには出力ルート ポート（スイッチ 1）が含まれます。

各 VLAN で、スイッチのプライオリティが最も高い（プライオリティ値が数値的に最も小さい）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 内で最小の MAC アドレスを持つスイッチがルート スイッチになります。スイッチのプライオリティ値は、ブリッジ ID の最上位ビットを占めます（表 19-1 を参照）。

• 各スイッチ（ルート スイッチを除く）に対して 1 つのルート ポートが選択されます。このポートは、スイッチによってパケットがルート スイッチに転送されるときに、最適なパス（最小コスト）を提供します。

スパニングツリーは、次の順序でスイッチ スタックのルート ポートを選択します。

– 最小のルート ブリッジ ID を選択します。

– ルート スイッチへのパス コストが最小のものを選択します。

– 最小の代表ブリッジ ID を選択します。

– 最小の指定パス コストを選択します。

– 最小のポート ID を選択します。

スタック ルート スイッチの 1 つの出力ポートだけが、ルート ポートとして選択されます。図 19-1 に示すとおり、スタック内の残りのスイッチは指定スイッチ（スイッチ 2 およびスイッチ 3）になります。

• スイッチごとに、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計算されます。

• 各 LAN セグメントの指定スイッチが選定されます。指定スイッチでは、LAN からルート スイッチへのパケット転送の場合、パス コストが最小となります。指定スイッチが LAN に接続するポートのことを指定ポートと呼びます。

図 19-1 スイッチ スタックのスパニングツリー ポートのステート

スイッチド ネットワーク上のすべての地点からルート スイッチに到達する場合に必要のないパスはすべて、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、各スイッチに一意のブリッジ識別子（ブリッジ ID）を設定する必要があります。この ID によってルート スイッチの選択が制御されます。各 VLAN は PVST+ と rapid-PVST+ によって異なる 論理ブリッジ と見なされるので、同一のスイッチは設定された各 VLAN とは異なるブリッジ ID を保有している必要があります。スイッチ上の各 VLAN には、一意の 8 バイトのブリッジ ID があります。最上位バイトのうち 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 MAC アドレスから生成されます。

スイッチでは IEEE 802.1t スパニングツリー拡張機能がサポートされ、従来はスイッチ プライオリティに使用されていたビットの一部が VLAN ID として使用されるようになりました。その結果、スイッチに対して予約される MAC アドレスが少なくなり、広範の VLAN ID がサポートされる一方で、ブリッジ ID の一意性が保持されます。 表 19-1 に示すように、前にスイッチ プライオリティに対して使用されていた 2 バイトが、4 ビットのプライオリティ値と、12 ビットの拡張システム ID 値（VLAN ID に相当）に再割り当てされます。

スパニングツリーは、ブリッジ ID を VLAN ごとに一意にするために、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。スイッチ スタックはネットワークの他の部分からは単一のスイッチと見なされるため、スタック内のすべてのスイッチが指定のスパニングツリーに対して同じブリッジ ID を使用します。スタック マスターに障害が生じると、スタック メンバーは新たなスタック マスターの新規 MAC アドレスに基づいて、すべての実行スパニングツリーのブリッジ ID を再計算します。

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、スイッチのプライオリティ値を変更すると、ルート スイッチとして選定される可能性も変更されることになります。大きい値を設定すると可能性が低下し、値が小さいと可能性が増大します。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 を通過するときに、伝播遅延が生じる可能性があります。その結果、スイッチド ネットワークのさまざまな場所で、さまざまな時期に、トポロジの変更が起こる可能性があります。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ことがあります。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 上で伝播されるまで待機し、フレーム転送を開始する必要があります。インターフェイスはさらに、古いトポロジで使用されていた転送フレームのフレーム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しているスイッチの各レイヤ 2 インターフェイスは、次のいずれかのステートになります。

• ブロッキング：インターフェイスはフレーム転送に関与しません。

• リスニング：インターフェイスをフレーム転送に関与させることをスパニングツリーが決定した場合、ブロッキング ステートから最初に移行するステートです。

• ラーニング：インターフェイスはフレーム転送に関与する準備をしている状態です。

• 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：インターフェイスはスパニングツリーに含まれません。シャットダウン ポートであるか、ポート上にリンクがないか、またはポート上でスパニングツリー インスタンスが稼動していないためです。

インターフェイスは次のように、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 19-2図 19-2では、インターフェイスがどのようにステートを移行するのかを示します。

図 19-2 スパニングツリー インターフェイス ステート

デフォルト設定では、スイッチを起動するとスパニングツリーがイネーブルになります。その後、スイッチの各インターフェイス、VLAN、ネットワークがブロッキング ステートからリスニングおよびラーニングという移行ステートを通過します。スパニングツリーは、フォワーディング ステートまたはブロッキング ステートで各インターフェイスを安定させます。

スパニングツリー アルゴリズムがレイヤ 2 インターフェイスをフォワーディング ステートにする場合、次のプロセスが発生します。

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 ステートに移行させるプロトコル情報を待つ間、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の満了を待ち、インターフェイスをラーニング ステートに移行させ、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、スイッチがデータベース転送のためにエンド ステーションの位置情報を学習している間、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ます。

4. 転送遅延タイマーが満了すると、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 ステートに移行させ、このときラーニングとフレーム転送の両方が可能になります。

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の転送に関与しません。初期化後、スイッチの各インターフェイスに BPDU が送信されます。スイッチは最初、他のスイッチと BPDU を交換するまで、ルートとして動作します。この BPDU 交換によって、ネットワーク上のどのスイッチがルート、つまりルート スイッチであるかが確立されます。ネットワークにスイッチが 1 台しかない場合、交換は行われず、転送遅延タイマーが満了し、インターフェイスがリスニング ステートになります。インターフェイスはスイッチの初期化後、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。

• インターフェイス上で受信したフレームを廃棄します。

• 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廃棄します。

• 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、ブロッキング ステートを経て、レイヤ 2 インターフェイスが最初に移行するステートです。インターフェイスがリスニング ステートになるのは、スパニングツリーによってそのインターフェイスのフレーム転送への関与が決定された場合です。

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。

• インターフェイス上で受信したフレームを廃棄します。

• 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廃棄します。

• 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、フレームの転送に関与できるように準備します。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。

• インターフェイス上で受信したフレームを廃棄します。

• 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廃棄します。

• 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。

• インターフェイス上でフレームを受信して転送します。

• 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

ブロッキング ステートのレイヤ 2 インターフェイスは、フレームの転送やスパニングツリーに関与しません。ディセーブル ステートのインターフェイスは動作不能です。

ディセーブル インターフェイスは、次の機能を実行します。

• インターフェイス上で受信したフレームを廃棄します。

• 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廃棄します。

• 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

ネットワーク上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、最小の MAC アドレスを持つスイッチがルート スイッチになります。図 19-3 では、スイッチ A 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）。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 スイッチとは限りません。ルート スイッチになるように、最適なスイッチのプライオリティを引き上げる（数値を引き下げる）と、スパニングツリーの再計算が強制的に行われ、最適なスイッチをルートとした新しいトポロジが形成されます。

図 19-3 スパニングツリー トポロジ

スパニングツリー トポロジがデフォルトのパラメータに基づいて算出された場合、スイッチド ネットワークの送信元エンド 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場合があります。たとえば、ルート ポートよりプライオリティの高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可能性があります。最高速のリンクをルート ポートにすることが理想です。

たとえば、スイッチ B のあるポートがギガビット イーサネット リンクで、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。ネットワーク トラフィックはギガビット イーサネット リンクに流す方が効率的です。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 ポートより高くする（数値を小さくする）と、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。

スパニングツリーおよび冗長接続

2 つのスイッチ インターフェイスを別の 1 台のデバイス、または 2 台の異なるデバイスに接続することにより、スパニングツリーを使用して冗長バックボーンを作成できます（図 19-4を参照）。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、他方でエラーが発生した場合にはそのディセーブルにしていた方をイネーブルにします。一方のリンクが高速で、他方が低速の場合、必ず、低速の方のリンクがディセーブルになります。速度が同じ場合、ポート プライオリティとポート ID が加算され、値の小さいリンクがスパニングツリーによってディセーブルにされます。

図 19-4 スパニングツリーおよび冗長接続

EtherChannel グループを使用して、スイッチ間に冗長リンクを設定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 アドレスの管理

IEEE 802.1D では、各種ブリッジ プロトコルに使用させるために、0x00180C2000000 ～ 0x0180C2000010 の範囲で 17 のマルチキャスト アドレスが規定されています。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、スタック内の各スイッチは 0x0180C2000000 ～ 0x0180C200000F のアドレス宛てのパケットを受信しますが、転送は行いません。

スパニングツリーがイネーブルの場合、スイッチまたはスタック内の各スイッチの CPU は 0x0180C2000000 および 0x0180C2000010 宛ての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は、スイッチまたはスタック内の各スイッチは、それらのパケットを不明のマルチキャスト 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値です。ただし、スパニングツリーの再構成により、多数のステーションの位置が変更されることがあります。このようなステーションは、再構成中、5 分以上にわたって到達できないことがあるので、アドレス テーブルからステーション アドレスをドロップし、改めて学習できるように、アドレス エージング タイムが短縮されます。スパニングツリー再構成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 はそれぞれ独立したスパニングツリー インスタンスなので、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の再構成が行われると、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、スイッチで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

このスイッチでサポートされるモードおよびプロトコルは、次のとおりです。

• 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準拠します。すべてのイーサネット ポートベースの VLAN で使用されるスパニングツリーのデフォルト 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、対象となる 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 を使用してさまざまな論理トポロジを作成し、特定のリンクに偏らないようにすべてのリンクを使用できるようにします。VLAN 上の PVST+ インスタンスごとに、それぞれ 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 に対応するスパニングツリー情報を、ネットワーク上の他のすべてのスイッチに伝送します。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共通の情報を持つようになるので、ネットワーク トポロジが確実に維持されます。

• rapid-PVST+：このスパニングツリー モードは、IEEE 802.1w 標準に準拠した高速コンバージェンスを使用する以外は PVST+ と同じです。高速コンバージェンスを行うため、rapid-PVST+ はトポロジ変更を受信すると、ポート単位で動的に学習した MAC アドレス エントリをただちに削除します。このような場合、PVST+ では、動的に学習した MAC アドレス エントリには短いエージング タイムが使用されます。

rapid-PVST+ は PVST+ と同じ設定を使用しているので（特に明記する場合を除く）、必要なことは最小限の追加設定だけです。rapid-PVST+ の利点は、大規模な PVST+ のインストール ベースを rapid-PVST+ に移行するのに、複雑な MSTP 設定の学習やネットワーク再設定の必要がないことです。rapid-PVST+ モードでは、各 VLAN は独自のスパニングツリー インスタンスを最大数実行します。

• MSTP：このスパニングツリー モードは IEEE 802.1s 標準に準拠しています。複数の VLAN を同一のスパニングツリー インスタンスにマッピングし、多数の VLAN をサポートする場合に必要となるスパニングツリー インスタンスの数を減らすことができます。MSTP は Rapid Spanning-Tree Protocol（RSTP; 高速スパニングツリー プロトコル）（IEEE 802.1w 準拠）上で実行され、転送遅延を解消し、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可能にします。スイッチ スタックでは、Cross-Stack Rapid Transition（CSRT）機能が RSTP と同じ機能を実行します。RSTP または CSRT を使用しなければ、MSTP は稼動できません。

MSTP を導入する場合、最も一般的なのは、レイヤ 2 スイッチド ネットワークのバックボーン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+ または rapid-PVST+ モードでは、スイッチまたはスイッチ スタックは最大 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、スイッチまたはスイッチ スタックは最大 65 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できる VLAN の数に制限はありません。

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）の相互作用については、「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 19-2 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下位互換性を示します。

MSTP および PVST+ が混合しているネットワークでは、Common Spanning-Tree（CST）のルートは MST バックボーンの内側に配置する必要があり、PVST+ スイッチを複数の MST リージョンに接続できません。

ネットワーク内に rapid-PVST+ が稼動しているスイッチと PVST+ が稼動しているスイッチが存在する場合、rapid-PVST+ スイッチと PVST+ スイッチを別のスパニングツリー インスタンスに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 スイッチは rapid-PVST+ スイッチでなければなりません。PVST+ インスタンスでは、ルート スイッチは PVST+ スイッチでなければなりません。PVST+ スイッチはネットワークのエッジに配置する必要があります。

すべてのスタック メンバーが同じバージョンのスパニングツリーを稼動します（すべて PVST+、すべて rapid-PVST+、またはすべて MSTP）。

STP および IEEE 802.1Q トランク

VLAN トランクに関する IEEE 802.1Q 標準は、ネットワークのスパニングツリー ストラテジに一定の制限を設けています。この標準では、トランク上で使用できる すべて の VLAN に対して、1 つのスパニングツリー インスタンスしか認められません。ただし、IEEE 802.1Q トランクによって接続された Cisco スイッチのネットワークでは、スイッチはトランク上で使用できる 各 VLAN に 1 つずつ、スパニングツリー インスタンスを維持します。

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場合、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実現します。rapid-PVST+ がイネーブルの場合、スイッチは PVST+ ではなく 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、PVST+ または rapid-PVST+ の情報はすべて、他社製の IEEE 802.1Q スイッチからなるクラウドにより分離された Cisco スイッチによって維持されます。Cisco スイッチを分離する他社製の IEEE 802.1Q クラウドは、スイッチ間の単一トランク リンクとして扱われます。

PVST+ は IEEE 802.1Q トランクで自動的にイネーブルになるので、ユーザ側で設定する必要はありません。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の動作は、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 VLAN ブリッジ スパニングツリーは、フォールバック ブリッジング機能（ブリッジ グループ）で使用し、DECnet などの IP 以外のプロトコルを 2 つ以上の VLAN ブリッジ ドメインまたはルーテッド ポート間で伝送します。VLAN ブリッジ スパニングツリーにより、ブリッジ グループは個々の VLAN スパニングツリーの上部にスパニングツリーを形成できるので、VLAN 間で複数の接続がある場合に、ループが形成されないようにします。また、ブリッジングされている VLAN からの個々のスパニングツリーが単一のスパニングツリーに縮小しないようにする働きもします。

VLAN ブリッジ スパニングツリーをサポートするには、一部のスパニングツリー タイマーを増やします。フォールバック ブリッジング機能を使用するには、スイッチで IP サービス フィーチャ セットをイネーブルに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。

スパニングツリーとスイッチ スタック

次のことは、スイッチ スタックが PVST+ モードまたは rapid-PVST+ モードで稼動している場合に当てはまります。

• スイッチ スタックはネットワークの他の部分からは単一のスパニングツリー ノードと見なされるため、すべてのスタック メンバーが指定のスパニングツリーに対して同じブリッジ ID を使用します。ブリッジ ID は、スタック マスターの MAC アドレスを基にして作成されます。

• 新しいスイッチがスタックに参加すると、そのブリッジ ID は stack-master のブリッジ ID に設定されます。新たに追加されたスイッチが最小の ID を持ち、すべてのスタック メンバーのルート パス コストが同一の場合は、新たに追加されたスイッチがスタック ルートになります。

• スタック メンバーがスタックを脱退すると、スタック内（スタック外部も含まれる場合がある）でスパニングツリーの再コンバージェンスが実行されます。残りのスタック メンバーのうち最小のスタック ポート ID を持つものがスタック ルートになります。

• スタック マスターに障害が生じたり、それがスタックから脱退したりした場合は、スタック メンバーの中から新たなスタック マスターが選択され、すべてのスタック メンバーが自身のスパニングツリー ブリッジ ID を新たなマスターのブリッジ ID に変更します。

• スイッチ スタックがスパニングツリー ルートであり、スタック マスターに障害が生じたか、スタック マスターがスタックから脱退した場合は、スタック メンバーの中から新たなスタック マスターが選択され、スパニングツリーの再コンバージェンスが実行されます。

• スイッチ スタック外部のネイバー スイッチに障害が生じたか、ネイバー スイッチの電源が切断された場合は、通常のスパニングツリー プロセスが実行されます。スパニングツリーの再コンバージェンスは、アクティブ トポロジ内でスイッチが失われた結果として実行されます。

• スイッチ スタック外部の新たなスイッチがネットワークに追加された場合は、通常のスパニングツリー プロセスが実行されます。スパニングツリーの再コンバージェンスは、ネットワーク内にスイッチが追加された結果として実行されます。

スイッチ スタックの詳細については、「スイッチ スタックの管理」を参照してください。

スパニングツリー機能のデフォルト設定

表 19-3 に、スパニングツリー機能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

各スタック メンバーは専用のスパニングツリーを稼動し、スタック全体はネットワークの他の部分からは単一のスイッチとして見なされます。

VTP にスパニングツリー インスタンスよりも多くの VLAN が定義されている場合、PVST+ または rapid-PVST+ をイネーブルにできるのは、スイッチまたはスイッチ スタックあたり 128 の VLAN 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 を同一のスパニングツリー インスタンスにマッピングすることが可能です。詳細については、「MSTP の設定」を参照してください。

128 のスパニングツリー インスタンスがすでに使用されている場合、VLAN の 1 つでスパニングツリーをディセーブルにして、STP を稼動させたい別の VLAN でイネーブルにできます。 no spanning-tree vlan vlan-id グローバル コンフィギレーション コマンドを使用して、特定の VLAN でスパニングツリーをディセーブルにし、 spanning-tree vlan vlan-id グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用して、所定の VLAN でスパニングツリーをイネーブルにします。

（注） スイッチ上の使用可能なスパニングツリー インスタンスをすべて使い切ってしまったあとに、VTP ドメイン内にさらに別の VLAN を追加すると、そのスイッチ上にスパニングツリーが稼動しない VLAN が生成されます。そのスイッチのトランク ポート上でデフォルトの許可リストが設定されていると、すべてのトランク ポート上に新しい VLAN が割り当てられます。ネットワーク トポロジによっては、新しい VLAN 上で、切断されないループが生成されることがあります。特に、複数の隣接スイッチでスパニングツリー インスタンスをすべて使用してしまっている場合には注意が必要です。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ことにより、このような可能性を防ぐことができます。ただし、ネットワークに VLAN を追加するときより多くの作業を伴うことになるので、通常、許可リストの設定は必要ありません。

VLAN スパニングツリー インスタンスの設定はスパニングツリー コマンドによって制御されます。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 インスタンスは最終インターフェイスが別の VLAN に移されたときに削除されます。スパニングツリー インスタンスの作成前に、スイッチとポートのパラメータを設定できます。設定されたパラメータは、スパニングツリー インスタンスを作成する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、アクティブにできるバージョンは常に 1 つだけです（たとえば、すべての VLAN が PVST+ を稼動する、すべての VLAN が rapid PVST+ を稼動する、すべての VLAN が MSTP を稼動するなど）。Catalyst 3750-E および混在スイッチ スタックにかぎり、すべてのスタック メンバーが同じバージョンのスパニング ツリーを稼動します。さまざまなスパニングツリー モードおよび相互運用性については、「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、BackboneFast、クロススタック UplinkFast 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+、または 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、スイッチは PVST+ プロトコルを使用します。

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。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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、VLAN 1 および「サポートされるスパニングツリー インスタンス」のスパニングツリー限度を上限として新しく作成されたすべての VLAN 上でイネーブルです。スパニングツリーをディセーブルにするのは、ネットワーク トポロジにループがないことが確実な場合だけにしてください。

VLAN 単位でスパニングツリーを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場合は、 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、スイッチ上で設定されているアクティブ VLAN ごとに 1 つずつ、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 プライオリティとスイッチの MAC アドレスからなるブリッジ ID が対応付けられます。VLAN ごとに、ブリッジ ID が最小のスイッチがその VLAN のルート スイッチになります。

特定の VLAN でスイッチがルートになるように設定するには、 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）からかなり小さい値に変更します。このコマンドを入力すると、ソフトウェアが各 VLAN について、ルート スイッチのスイッチ プライオリティをチェックします。拡張システム ID をサポートするため、スイッチは指定された VLAN の自身のプライオリティを 24576 に設定します。この値によって、このスイッチを指定された VLAN のルートに設定できます。

指定された VLAN のルート スイッチに 24576 未満のスイッチ プライオリティが設定されている場合、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（表 19-1 に示すように、4096 は 4 ビットのスイッチ プライオリティ値の最下位ビットの値です）。

（注） ルート スイッチとして設定する必要のある値が 1 未満の場合、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） ネットワーク上に拡張システム ID をサポートするスイッチとサポートしないスイッチが混在している場合は、拡張システム ID をサポートするスイッチがルート スイッチになることはほぼありません。拡張システム ID によって、旧ソフトウェアが稼動する接続スイッチのプライオリティより 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 スイッチにする必要があります。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 ネットワーク上の任意の 2 つのエンド ステーション間の最大スイッチ ホップ数）を指定するには、 diameter キーワードを指定します。ネットワークの直径を指定すると、その直径の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 タイムをスイッチが自動的に設定するので、コンバージェンスの所要時間を大幅に短縮できます。自動的に算出された Hello タイムを変更する場合は、 hello キーワードを使用します。

（注） 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 グローバル コンフィギュレーション コマンドを使用した、Hello タイム、転送遅延時間、および最大エージング タイムの手動設定は推奨できません。

スイッチが特定の VLAN のルートになるように設定するには、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。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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 に変更になります。その後、プライマリ ルートのスイッチに障害が発生すると、そのスイッチが指定 VLAN のルート スイッチになる可能性が高くなります。これは、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 32768 を使用し、ルート スイッチになる可能性が低いことが前提です。

複数のスイッチでこのコマンドを実行すると、複数のバックアップ ルート スイッチを設定できます。 spanning-tree vlan vlan-id root primary グローバル コンフィギュレーション コマンドでプライマリ ルート スイッチを設定したときと同じネットワーク直径および Hello タイム値を使用してください。

スイッチが特定の VLAN のセカンダリ ルートになるように設定するには、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。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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

ループが発生した場合、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。最初に選択させたい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、最後に選択させたいインターフェイスには低いプライオリティ（大きい数値）を与えます。すべてのインターフェイスに同じプライオリティ値が与えられている場合、スパニングツリーはインターフェイス番号が最小のインターフェイスをフォワーディング ステートにし、他のインターフェイスをブロックします。

（注） スイッチがスイッチ スタックのメンバーの場合は、spanning-tree [vlan vlan-id] port-priority priority インターフェイス コンフィギュレーション コマンドの代わりに、spanning-tree [vlan vlan-id] cost cost インターフェイス コンフィギュレーション コマンドを使用して、インターフェイスをフォワーディング ステートにするように選択する必要があります。最初に選択させたいインターフェイスには小さいコスト値を、最後に選択させたいインターフェイスには大きいコスト値を割り当てます。詳細については、「パス コストの設定」を参照してください。

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の状態にある場合に限られます。それ以外の情報については、show running-config interface 特権 EXEC コマンドを使用して設定を確認してください。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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 ポートにロード シェアリングを設定する手順については、「トランク ポートのロード シェアリングの設定」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に基づきます。ループが発生した場合、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小さいコスト値を与え、最後に選択させたいインターフェイスには大きいコスト値を与えます。すべてのインターフェイスに同じコスト値が与えられている場合、スパニングツリーはインターフェイス番号が最小のインターフェイスをフォワーディング ステートにし、他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 コマンドで情報が表示されるのは、リンクアップ動作可能の状態にあるポートに限られます。それ以外の情報については、show running-config 特権 EXEC コマンドを使用して設定を確認してください。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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 ポートにロード シェアリングを設定する手順については、「トランク ポートのロード シェアリングの設定」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、スタンドアロン スイッチまたはスタック内のスイッチがルート スイッチとして選択される可能性を高めることができます。

（注） このコマンドは、十分に注意して使用してください。スイッチ プライオリティの変更には、通常は、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。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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 19-4 で、スパニングツリーのパフォーマンス全体を左右するタイマーについて説明します。

次に設定手順を示します。

Hello タイムの設定

Hello タイムを変更することによって、ルート スイッチによってコンフィギュレーション メッセージが生成される間隔を設定できます。

（注） このコマンドは、十分に注意して使用してください。Hello タイムの変更には、通常、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。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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。

転送保留カウントの設定

転送保留カウント値を変更することで、BPDU のバースト サイズを設定できます。

（注） このパラメータをより高い値に変更すると、CPU の使用率が非常に大きくなります（Rapid PVST モード時に特に顕著に変化します）。逆に、この値を低く設定すると、セッションによってはコンバージェンスを抑えることができます。この値は、デフォルト設定で使用することを推奨します。

転送保留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。

デフォルトの設定値に戻す場合は、 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。