Catalyst 4500 シリーズ スイッチ Cisco IOS ソフトウェア コンフィギュレーション ガイド リリース IOS XE 3.3.0SG および IOS 15.1(1)SG

ブリッジ ID の概要

各ネットワーク デバイス上の各 VLAN には、一意の 64 ビットブリッジ ID が設定されています。ブリッジ ID はブリッジ プライオリティ値、拡張システム ID、および STP MAC アドレス割り当てで構成されています。

ブリッジ プライオリティ値

ブリッジ プライオリティ値は、特定の冗長リンクがプライオリティを指定され、スパニングツリーの特定のスパンに含まれると見なされるかどうかを決定します。値が低いほど優先されるので、手動でプライオリティを設定する場合は、リンクに割り当てるブリッジ プライオリティの値を冗長リンクの場合よりも低くします。Cisco IOS Release 12.1(12c)EW よりも前のリリースでは、ブリッジ プライオリティは 16 ビット値です（ 表 20-1 を参照）。Cisco IOS Release 12.1(12c)EW 以降のリリースでは、ブリッジ プライオリティは拡張システム ID がイネーブルの場合は 4 ビット値です（ 表 20-2 を参照）。「VLAN のブリッジ プライオリティの設定」を参照してください。

拡張システム ID

拡張システム ID は、1025 ～ 4096 の VLAN ID です。Cisco IOS Release 12.1(12c)EW 以降のリリースでは、ブリッジ ID の一部として 12 ビット拡張システム ID フィールドをサポートしています（ 表 20-2 を参照）。MAC アドレスを 64 個だけサポートするシャーシは、常に 12 ビットの拡張システム ID を使用します。1024 個の MAC アドレスをサポートするシャーシでは、拡張システム ID の使用をイネーブルにできます。STP は拡張システム ID として VLAN ID を使用します。「拡張システム ID のイネーブル化」を参照してください。

STP MAC アドレス割り当て

Catalyst 4500 シリーズ スイッチのシャーシには、64 個または 1024 個の MAC アドレスがあり、STP のようなソフトウェア機能をサポートするために使用できます。シャーシの MAC アドレスの範囲を表示するには、 show module コマンドを入力します。

Cisco IOS Release 12.1(12c)EW 以降のリリースでは、64 個または 1024 個の MAC アドレスを持つシャーシをサポートしています。64 個の MAC アドレスを持つシャーシの場合、STP は拡張システム ID と MAC アドレスを使用して、VLAN ごとに一意のブリッジ ID を作成します。

Release 12.1(12c)EW よりも前のリリースでは、1024 個の MAC アドレスを持つシャーシをサポートしています。これらのリリースでは、STP は VLAN ごとに 1 つの MAC アドレスを使用して、VLAN ごとに一意のブリッジ ID を作成します。

BPDU

スイッチド ネットワークで常にアクティブなスパニングツリー トポロジを決定するのは、次の要素です。

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

• ルート ブリッジまでのスパニングツリー パス コスト（またはブリッジ プライオリティ値）

• 各レイヤ 2 インターフェイスに対応付けられたポート ID（ポート プライオリティおよび MAC アドレス）

ブリッジ プロトコル データ ユニット（BPDU）には、送信側ブリッジとそのポートについて、ブリッジおよび MAC アドレス、ブリッジ 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。システムは接続するスイッチ間で BPDU を伝送して、ルート スイッチから一方向のスパニングツリー トポロジを計算します。各設定 BPDU には、少なくとも次の項目が含まれます。

• 送信側のスイッチがルート スイッチと見なしているスイッチの一意のブリッジ ID

• ルートまでのスパニングツリー パス コスト

• 送信側ブリッジのブリッジ ID

• メッセージの有効期間

• 送信側ポートの 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

スイッチが BPDU フレームを送信すると、そのフレームが伝送される LAN に接続されたすべてのスイッチが BPDU を受信します。スイッチが BPDU を受信すると、スイッチはそのフレームを転送するのではなく、フレームに含まれる情報を使用して BPDU を計算し、トポロジに変更があれば、BPDU の送信を開始します。

BPDU 交換によって次の処理が行われます。

• 1 つのスイッチがルート ブリッジとして選択されます。

• ルート ブリッジへの最短距離は、パス コストに基づいてスイッチごとに計算されます。

• LAN セグメントごとに指定ブリッジが選択されます。これは、ルート ブリッジに最も近いスイッチで、そのスイッチを介してフレームがルートに転送されます。

• ルート ポートが選択されます。これはブリッジからルート ブリッジまでの最適パスを提供するポートです。

• スパニングツリーに含まれるポートが選択されます。

ルート ブリッジの選定

VLAN ごとに、最高のブリッジ プライオリティ（最小のプライオリティ値）を持つスイッチがルート ブリッジとして選定されます。すべてのスイッチがデフォルト プライオリティ値（32,768）に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 ブリッジになります。

スパニングツリー ルート ブリッジは、スイッチド ネットワークで論理的にスパニングツリー トポロジの中心に位置します。スイッチド ネットワーク内のどの場所からのパスも、ルート ブリッジに到達するために必要とされない場合は、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。

スパニングツリーは BPDU から提供される情報を使用して、スイッチド ネットワークのルート ブリッジとルート ポート、および各スイッチド セグメントのルート ポートと指定されたポートを選定します。

STP タイマー

表 20-3 で、スパニングツリー全体のパフォーマンスに影響する STP タイマーについて説明します。

STP トポロジの作成

スパニングツリー アルゴリズムの目標は、最もダイレクトなリンクをルート ポートにすることです。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計算されている場合、リンク速度により、スイッチド ネットワーク上の送信元から宛先エンド 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、現在のルート ポートよりも数値の大きいポート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。

図 20-1 では、スイッチ A がルート ブリッジとして選定されています。（これは、すべてのスイッチのブリッジ プライオリティがデフォルト値 [32,768] に設定され、スイッチ A が最も低い MAC アドレスを持つ場合に起こります）。ただし、トラフィック パターン、転送ポートの数、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 ブリッジであるとは限りません。最適なスイッチの STP ポート プライオリティを上げて（プライオリティの数値を小さくして）、そのスイッチをルート ブリッジに設定すると、最適なスイッチをルートとして持つ新しいスパニングツリー トポロジが強制的に再計算されます。

図 20-1 スパニングツリー トポロジ

たとえば、スイッチ B の 1 つのポートが光ファイバ リンクであり、同じスイッチの別のポート（Unshielded Twisted-Pair（UTP; シールドなしツイストペア）リンク）がルート ポートになっていると仮定します。ネットワーク トラフィックを高速の光ファイバ リンクに流した方が効率的です。光ファイバ 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 ポートよりも高く（数値を小さく）すると、光ファイバ ポートが新しいルート ポートになります。

STP ポート ステート

プロトコル情報がスイッチド LAN を通過する場合、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時点および場所でトポロジーが変更される場合があります。レイヤ 2 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、一時的にデータのループが形成される可能性があります。ポートは新しいトポロジー情報がスイッチド 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。さらに、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上の各レイヤ 2 インターフェイスは、次の 5 つのステートのいずれかの状態で存在します。

• ブロッキング：このステートでは、レイヤ 2 インターフェイスはフレーム フォワーディングに参加しません。

• リスニング：このステートは、スパニングツリーによりレイヤ 2 インターフェイスのフレーム フォワーディングへの参加が決定されると、ブロック ステートから最初に移行するステートです。

• ラーニング：このステートでは、レイヤ 2 インターフェイスはフレーム フォワーディングに参加する準備をします。

• フォワーディング：このステートでは、レイヤ 2 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：このステートでは、レイヤ 2 インターフェイスはスパニングツリーに参加せず、フレームを転送しません。

MAC アドレスの割り当て

スーパーバイザ エンジンは 1024 個の MAC アドレスを持ち、VLAN スパニングツリーのブリッジ ID として使用されます。スパニングツリーがアルゴリズムに使用する MAC アドレス範囲（スーパーバイザに対する割り当て範囲）を表示する場合に、 show module コマンドを使用します。

Catalyst 4506 スイッチの MAC アドレスは連番で割り当てられます。つまり、範囲の最初の MAC アドレスは VLAN 1 に割り当てられ、範囲の 2 番めの MAC アドレスは VLAN 2 に割り当てられます。たとえば、MAC アドレス範囲が 00-e0-1e-9b-2e-00 ～ 00-e0-1e-9b-31-ff の場合、VLAN 1 ブリッジ ID は 00-e0-1e-9b-2e-00、VLAN 2 ブリッジ ID は 00-e0-1e-9b-2e-01、VLAN 3 ブリッジ ID は 00-e0-1e-9b-2e-02 となります。他の Catalyst 4500 シリーズ プラットフォームでは、すべての VLAN は個々の MAC アドレスではなく、同一の MAC アドレスにマッピングします。

STP および IEEE 802.1Q トランク

802.1Q VLAN トランクによって、ネットワークのスパニングツリーの構築方法に、いくつかの制約が課せられます。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 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。他社製の 802.1Q スイッチでは、トランク上で許容されるすべての VLAN に対してスパニングツリー インスタンスが 1 つだけ維持されます。

802.1Q トランクを使用して Cisco スイッチを（802.1Q をサポートする）非シスコ デバイスに接続する場合、Cisco スイッチは、トランクの 802.1Q ネイティブ VLAN のスパニングツリー インスタンスを、非シスコ 802.1Q スイッチのスパニングツリー インスタンスと統合します。ただし、VLAN 単位のスパニングツリー情報は、他社製の 802.1Q スイッチのネットワークと切り離して、Cisco スイッチで維持されます。Cisco スイッチを切り離している他社製の 802.1Q ネットワークは、スイッチ間の単一トランク リンクとして扱われます。

（注） 802.1Q トランクの詳細については、「レイヤ 2 イーサネット インターフェイスの設定」を参照してください。

Per-VLAN ラピッド スパニングツリー

Per-VLAN ラピッド スパニングツリー プラス（PVRST+）は PVST+ と同じですが、より高速なコンバージェンスを提供するために、802.1D ではなく IEEE 802.1w に基づいたラピッド STP（RSTP）を使用します。PVRST+ は、PVST+ とほぼ同一の設定を使用し、最小限の設定で済みます。PVRST+ では、トポロジの変更時にポート単位でダイナミック CAM（連想メモリ）エントリがただちに消去されます。機能が RSTP に組み込まれているため、このモードでは UplinkFast および BackboneFast はイネーブルに設定されていますが、アクティブになりません。PVRST+ は、ブリッジ、ブリッジ ポートまたは LAN 障害が発生したのち、迅速な接続の回復を提供します。

Per Vlan Spanning Tree（PVST+）同様、Per Vlan Rapid Spanning Tree（PVRST+）のインスタンス数はスイッチ上で設定されている VLAN の数と等しく、最大 4094 インスタンスまで増やすことができます。

イネーブル化に関する情報については、「PVRST+ のイネーブル化」を参照してください。

STP のイネーブル化

（注） デフォルトでは、すべての VLAN でスパニングツリーはイネーブルになっています。

スパニングツリーは、VLAN 単位でイネーブルにできます。スイッチは（スパニングツリーをディセーブルにした VLAN を除き）各 VLAN についてスパニングツリーの個別のインスタンスを維持します。

VLAN 単位でスパニングツリーをイネーブルにするには、次の作業を行います。

次に、VLAN 200 上でスパニングツリーをイネーブルにする例を示します。

（注） スパニングツリーはデフォルトでイネーブルに設定されているため、show running コマンドを入力して作成されたコンフィギュレーションを表示しても、スパニングツリーをイネーブルにするために入力したコマンドは表示されません。

次に、VLAN 200 上でスパニングツリーがイネーブルになっていることを確認する例を示します。

拡張システム ID のイネーブル化

（注） 64 個の MAC アドレスをサポートするシャーシの拡張システム ID は、常にイネーブルになっています。

1024 個の MAC アドレスをサポートするシャーシで拡張システム ID をイネーブルにするには、 spanning-tree extend system-id コマンド を使用します。「ブリッジ ID の概要」を参照してください。

拡張システム ID をイネーブルにするには、次の作業を行います。

（注） 拡張システム ID をイネーブルまたはディセーブルにすると、すべてのアクティブな STP インスタンスのブリッジ ID が更新されるため、これによってスパニングツリー トポロジが変更される場合があります。

次に、拡張システム ID をイネーブルにする例を示します。

次に、設定を確認する例を示します。

ルート ブリッジの設定

Catalyst 4000 ファミリ スイッチは、スイッチ上に設定されたアクティブな VLAN ごとにスパニングツリーのインスタンスを維持します。ブリッジの優先順位および MAC アドレスから成るブリッジ ID は、各インスタンスに関連付けられます。各 VLAN では、最も小さいブリッジ ID を持つスイッチが VLAN のルート ブリッジになります。ブリッジ プライオリティが変更されるたびに、ブリッジ ID も変更され、VLAN のルート ブリッジが再計算されます。

指定された VLAN のルート ブリッジになるようにスイッチを設定するには、 spanning-tree vlan vlan-ID root コマンドを入力して、ブリッジ プライオリティをデフォルト値（32,768）から非常に小さな値へと変更します。指定された VLAN のブリッジ プライオリティに設定する 8192 は、この値によってスイッチが VLAN のルートになる場合に使用します。VLAN のブリッジのプライオリティが 8192 よりも低い場合、スイッチは最も低いブリッジ プライオリティより 1 小さい数値をプライオリティに設定します。

たとえば、ネットワークのすべてのスイッチが、VLAN 100 のブリッジ プライオリティにデフォルト値の 32,768 を設定していると仮定します。スイッチに spanning-tree vlan 100 root primary コマンドを指定すると、VLAN 100 のブリッジ プライオリティが 8192 に設定されるため、このスイッチは VLAN 100 のルート ブリッジになります。

（注） スパニングツリーの各インスタンスのルート ブリッジは、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（ネットワーク上の任意の 2 つのエンド ステーション間における最大ブリッジ ホップ カウント）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、スイッチは自動的に最適な hello タイム、転送遅延時間、その直径のネットワークの最大エージング タイムをピックアップします。これによって、スパニングツリーのコンバージェンス時間が大幅に短縮されます。

hello-time キーワードを使用して、自動的に計算される hello タイムを上書きできます。

（注） スイッチをルート ブリッジとして設定したあとで、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。

スイッチをルート スイッチとして設定するには、次の作業を行います。

次に、スイッチを VLAN 10 のルート ブリッジとして設定し、ネットワーク直径を 4 に設定する例を示します。

次に、スイッチがスパニングツリー ルートになったときに設定が変わる例を示します。次に示すのは、スイッチが VLAN 1 のルートになる前の設定です。

スイッチをルートとして設定します。

次に示すのは、スイッチがルートになったあとの設定です。

（注） ブリッジ プライオリティが 8192 に設定されたため、このスイッチがスパニングツリーのルートになります。

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、スパニングツリー ブリッジ プライオリティはデフォルト値（32,768）から 16,384 に変更されます。その結果、プライマリ ルート ブリッジが故障した場合に（ネットワーク上の他のスイッチがデフォルトのブリッジ プライオリティ 32,768 を使用していることが前提）、そのスイッチが指定された VLAN のルート ブリッジになる可能性が高くなります。

このコマンドを複数のスイッチに対して実行し、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 スイッチを設定するときに使用したものと同じネットワーク直径および hello タイムを使用してください。

（注） スイッチをルート ブリッジとして設定したあとで、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。

スイッチをセカンダリ ルート スイッチとして設定するには、次の作業を行います。

次に、スイッチを VLAN 10 のセカンダリ ルート スイッチとして設定し、ネットワーク直径を 4 に設定する例を示します。

次に、VLAN 1 の設定を確認する例を示します。

STP ポート プライオリティの設定

ループが発生した際、スパニングツリーはフォワーディング ステートに移行するインターフェイスを選択する場合にポート プライオリティを考慮します。スパニングツリーで最初に選択するインターフェイスに高いプライオリティ値を、最後に選択するインターフェイスに低いプライオリティ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プライオリティ値を使用している場合、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 ステートにして、残りのインターフェイスをブロックします。指定できるプライオリティの範囲は 0 ～ 240 で、16 ずつ増分して設定できます（デフォルトは 128）。

（注） Cisco IOS ソフトウェアは、インターフェイスがアクセス ポートとして設定されている場合にはポート プライオリティ値を使用し、インターフェイスがトランク ポートとして設定されている場合には VLAN ポート プライオリティ値を使用します。

インターフェイスのスパニングツリー ポート プライオリティを設定するには、次の作業を行います。

次に、ファスト イーサネット インターフェイスのスパニングツリー ポート プライオリティを設定する例を示します。

次に、ファスト イーサネット インターフェイスをアクセス ポートとして設定した場合の、設定を確認する例を示します。

次に、インターフェイスをアクセス ポートとして設定した場合の、インターフェイスの設定の詳細を表示する例を示します。

（注） show spanning-tree port-priority コマンドは、リンクがアクティブになっているポートの情報だけを表示します。リンクがアクティブなポートがない場合は、show running-config interface コマンドを使用して設定を確認してください。

次に、ファスト イーサネット インターフェイスのスパニングツリー VLAN ポート プライオリティを設定する例を示します。

次に、インターフェイスの VLAN 200 をトランク ポートとして設定した場合の設定を確認する例を示します。

STP ポート コストの設定

スパニングツリー ポート パス コストのデフォルト値には、インターフェイス メディア速度の値が使用されます。ループが発生した場合、スパニングツリーはフォワーディング ステートに移行するインターフェイスを選択する際にポート コストを考慮します。スパニングツリーで最初に選択するインターフェイスに低いコスト値を、最後に選択するインターフェイスに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、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 ステートにして、残りのインターフェイスをブロックします。指定できるコストの範囲は、1 ～ 200,000,000 です（デフォルトは、メディアによって異なります）。

スパニングツリーはインターフェイスがアクセス ポートとして設定されている場合にはポート コスト値を使用し、インターフェイスがトランク ポートとして設定されている場合には VLAN ポート コスト値を使用します。

インターフェイスのスパニングツリー ポート コストを設定するには、次の作業を行います。

次に、ファスト イーサネット インターフェイスのスパニングツリー ポート コストを変更する例を示します。

次に、インターフェイスをアクセス ポートとして設定した場合の設定を確認する例を示します。

次に、ファスト イーサネット インターフェイスのスパニングツリー VLAN ポート コストを設定する例を示します。

次に、インターフェイスの VLAN 200 をトランク ポートとして設定した場合の設定を確認する例を示します。

（注） show spanning-tree コマンドは、リンクがアクティブになっている（グリーンに点灯）ポートの情報だけを表示します。リンクがアクティブなポートがない場合は、show running-config コマンドを使用して設定を確認してください。

VLAN のブリッジ プライオリティの設定

（注） VLAN のブリッジ プライオリティを設定する場合は、注意が必要です。ブリッジ プライオリティを変更するには、通常の場合、spanning-tree vlan vlan_ID root primary コマンドおよび spanning-tree vlan vlan_ID root secondary コマンドの使用を推奨します。

VLAN のスパニングツリー ブリッジ プライオリティを設定するには、次の作業を行います。

次に、VLAN 200 のブリッジ プライオリティを 33,792 に設定する例を示します。

次に、設定を確認する例を示します。

hello タイムの設定

（注） hello タイムを設定する場合は、注意が必要です。hello タイムを変更するには、通常の場合 spanning-tree vlan vlan_ID root primary コマンドおよび spanning-tree vlan vlan_ID root secondary コマンドの使用を推奨します。

VLAN のスパニングツリー hello タイムを設定するには、次の作業を行います。

次に、VLAN 200 の hello タイムを 7 秒に設定する例を示します。

次に、設定を確認する例を示します。

VLAN の最大エージング タイムの設定

（注） エージング タイムを設定する場合は、注意が必要です。最大エージング タイムを変更するには、通常の場合、spanning-tree vlan vlan_ID root primary コマンドおよび spanning-tree vlan vlan_ID root secondary コマンドの使用を推奨します。

VLAN のスパニングツリー最大エージング タイムを設定するには、次の作業を行います。

次に、VLAN 200 の最大エージング タイムを 36 秒に設定する例を示します。

次に、設定を確認する例を示します。

VLAN の転送遅延時間の設定

（注） 転送遅延時間を設定する場合は、注意が必要です。転送遅延時間を変更するには、通常の場合、spanning-tree vlan vlan_ID root primary コマンドおよび spanning-tree vlan vlan_ID root secondary コマンドの使用を推奨します。

VLAN のスパニングツリー転送遅延時間を設定するには、次の作業を行います。

次に、VLAN 200 の転送遅延時間を 21 秒に設定する例を示します。

次に、設定を確認する例を示します。

次に、ブリッジのスパニングツリー情報を表示する例を示します。

STP のディセーブル化

VLAN 単位でスパニングツリーをディセーブルにするには、次の作業を行います。

次に、VLAN 200 上でスパニングツリーをディセーブルにする例を示します。

次に、設定を確認する例を示します。

PVRST+ のイネーブル化

PVRST+ は、既存の PVST+ フレームワークを設定および他の機能との相互作用に使用しています。また、PVST+ 拡張機能の一部もサポートします。

PVRST+ を設定するには、次の作業を行います。

次に、ラピッド PVST+ を設定する例を示します。

次に、設定を確認する例を示します。

リンク タイプの設定

ラピッドの接続性は、ポイントツーポイント リンク上でのみ確立されます。スパニングツリーはポイントツーポイント リンクを、スパニングツリー アルゴリズムを実行する 2 つのスイッチだけを接続するセグメントとして見なします。スイッチは、すべての全二重リンクをポイントツーポイント リンクとして見なし、半二重リンクを共有リンクと見なすため、明示的なリンク タイプの設定を回避できます。特定のリンク タイプを設定するには、 spanning-tree linktype コマンドを使用します。

プロトコル移行の再開

マルチ スパニングツリー プロトコル（MSTP）および RSTP の両方が稼働するスイッチは、組み込み型のプロトコル移行プロセスをサポートし、レガシー 802.1D スイッチとの相互運用が可能となります。このスイッチがレガシー 802.1D 設定 BPDU（プロトコルのバージョンが 0 に設定されている BPDU）を受信した場合は、そのポート上で 802.1D BPDU だけを送信します。MSTP スイッチがレガシー BPDU を受信する場合、次の事項も検出します。

• ポートがリージョンの境界にある

• 異なるリージョンに関連付けられた MST BPDU（バージョン 3）

• RST BPDU（バージョン 2）。

ただし、スイッチは、802.1D BPDU を受信しなくなった場合であっても、自動的に MSTP モードには戻りません。これは、レガシー スイッチが指定スイッチでなければ、リンクから削除されたかどうかを判別できないためです。さらにスイッチは、接続先スイッチがリージョンに加入した場合であっても、ポートに対して引き続き、境界の役割を割り当てる可能性もあります。

スイッチ全体でプロトコル移行プロセスを再開する（強制的にネイバー スイッチと再度ネゴシエートさせる）には、特権 EXEC モードで clear spanning-tree detected-protocols コマンドを使用します。特定のインターフェイスでプロトコル移行プロセスを再開するには、 interface-id 特権 EXEC モードで clear spanning-tree detected-protocols interface コマンドを入力します。

IEEE 802.1s MST

MST は、IEEE 802.1w ラピッド スパニングツリー（RST）アルゴリズムを複数のスパニングツリーに拡張します。この拡張によって、VLAN 環境で高速コンバージェンスとロードバランシングの両方を実現できます。MST は Per VLAN スパニングツリー プラス（PVST+）よりもコンバージェンスが速く、802.1D スパニングツリー プロトコル（STP）、802.1w（ラピッド スパニングツリー プロトコル（RSTP））、およびシスコ PVST+ アーキテクチャに対して下位互換性があります。

MST を使用すると、トランクを介して複数のスパニングツリーを構築できます。VLAN をグループとしてまとめ、スパニングツリー インスタンスに対応付けることができます。各インスタンスに、他のスパニングツリー インスタンスに依存しないトポロジを与えることができます。このアーキテクチャによって、データ トラフィックに複数の転送パスが与えられ、ロードバランシングが可能になります。あるインスタンス（転送パス）で障害が発生しても、他のインスタンスに影響を与えないので、ネットワークの耐障害性が向上します。

大規模なネットワークで、ネットワーク管理が容易になり、ネットワークのさまざまな部分にさまざまな VLAN を配置し、スパニングツリー インスタンスを割り当てることによって、冗長パスを使用できます。スパニングツリー インスタンスが存在できるのは、矛盾しない VLAN インスタンスが割り当てられているブリッジに限られます。1 組のブリッジを同じ MST 設定情報を使用して設定する必要があります。この結果、特定のスパニングツリー インスタンス セットに参加させることができます。同じ MST コンフィギュレーションが与えられて相互接続されたブリッジは、 MST リージョン といいます。

MST は修正済みの RSTP、MSTP を使用します。MST には次のような特徴があります。

• MST はインターナル スパニングツリー（IST）という形式のスパニングツリーを実行します。IST は、MST リージョンに関する内部情報によって共通スパニングツリー（CST）情報を補います。MST リージョンは、隣接するシングル スパニングツリー（SST）および MST リージョンで、単一ブリッジとして認識されます。

• MST が稼働しているブリッジは、次のように、SST ブリッジとのインターオペラビリティを確保します。

– MST ブリッジは IST を実行し、MST リージョンに関する内部情報によって、CST 情報を補います。

– IST はリージョン内のすべての MST ブリッジを結合するので、そのブリッジ ドメイン全体が含まれる CST では、1 つのサブツリーとして認識されます。MST リージョンは、SST ブリッジおよび MST リージョンに隣接する仮想ブリッジとして認識されます。

– 共通およびインターナル スパニングツリー（CIST）は、各 MST リージョンの IST、MST リージョンと相互接続する CST、および SST ブリッジの要素の集まりです。CIST は MST リージョン内部の IST、および MST リージョン外部の CST と同一です。STP、RSTP、および MSTP は合同で、1 つのブリッジを CIST のルートとして選定します。

• MST は各 MST リージョン内で、追加のスパニングツリーを確立して維持します。これらのスパニングツリーを MST Instance（MSTI）といいます。IST の番号は 0、MSTI の番号は 1、2、3（以下同様）になります。MSTI は MST リージョンに対してローカルで、MST リージョンが相互接続されている場合でも、他のリージョンの MSTI とは無関係です。

MSTI は次のように、MST リージョン境界で IST と結合し、CST になります。

– MSTI のスパニングツリー情報が MSTP レコード（M レコード）に格納されます。

M レコードは常に、MST BPDU 内でカプセル化されます。MSTP で計算されたオリジナルのスパニングツリーは、MST リージョン内でだけアクティブとなり、M ツリーと呼ばれます。M ツリーは MST リージョン境界で IST と組み合わされ、CST を形成します。

• MST は、非 CST VLAN 用の PVST+ BPDU を生成し、PVST+ とのインターオペラビリティを維持します。

• MST は次のように、MSTP の PVST+ 拡張機能の一部をサポートします。

– UplinkFast および BackboneFast は、MST モードで使用できません。これらは RSTP に組み込まれています。

– PortFast はサポートされています。

– BPDU フィルタおよび BPDU ガードは、MST モードでサポートされています。

– ループ ガードおよびルート ガードは MST でサポートされています。MST は、BPDU が引き続き VLAN 1 で送信される点を除き、VLAN 1 でディセーブルの機能をそのままの状態で維持します。

– MST スイッチは、MAC 縮小がイネーブルの場合と同様に動作します。

– Private VLAN（PVLAN）の場合、セカンダリ VLAN をプライマリと同じインスタンスにマッピングする必要があります。

IEEE 802.1w RSTP

802.1w で規定されている RSTP は、802.1D で規定された STP に代わるものですが、STP との互換性は維持されています。RSTP は、MST 機能とともに設定します。詳細については、「MST の設定」を参照してください。

MST は RSTP が提供する構造上で動作し、物理トポロジまたは設定パラメータが変更されたときにネットワークのアクティブなトポロジを再設定する時間を短縮します。RSTP は、スパニングツリーに接続されたアクティブ トポロジのルートとしてスイッチを 1 つ選択し、スイッチの個々のポートに、そのポートがアクティブ トポロジに含まれるかどうかに応じて、ポートの役割を割り当てます。

RSTP はスイッチ、スイッチ ポート、または LAN 障害の発生後に、短時間で接続できるようにします。新しいルート ポートとブリッジの反対側の指定ポートが、両者間の明示的ハンドシェイクによってフォワーディング ステートに移行します。RSTP を使用すると、スイッチの再初期化時にポートが直接フォワーディング ステートに移行できるように、スイッチ ポートを設定できます。

RSTP は、802.1D ブリッジに対して次のような下位互換性があります。

• RSTP はポート単位で、802.1D で設定された BPDU および Topology Change Notification（TCN; トポロジ変更通知）BPDU を選択して送信します。

• ポートの初期化時に、移行遅延タイマーが開始され、RSTP BPDU が送信されます。移行遅延タイマーがアクティブな間、ブリッジはそのポートで受信したすべての BPDU を処理します。

• ポートの移行遅延タイマーが満了したあとで、ブリッジが 802.1D BPDU を受信した場合、ブリッジはそれが 802.1D ブリッジに接続されていると見なして、802.1D BPDU だけを使用するようになります。

• RSTP がポート上で 802.1D BPDU を使用していて、移行遅延タイマーの満了後に RSTP BPDU を受信した場合、RSTP によって移行遅延タイマーが再起動され、そのポート上で RSTP BPDU の使用が開始されます。

RSTP のポートの役割

RSTP では、ポートの役割は次のように定義されます。

• ルート：スパニングツリー トポロジ用に選択された転送ポート。

• 指定：すべてのスイッチド LAN セグメント用に選択された転送ポート。

• 代替：現在のルート ポートによって提供されるルート ブリッジへの代替パス。

• バックアップ：スパニングツリーのリーフ近くで、指定ポートによって提供されるパスのバックアップ。バックアップ ポートが存在できるのは、2 つのポートがループバック モードで、または共有 LAN セグメントに対して複数の接続を持つブリッジで結合されている場合だけです。

• ディセーブル：スパニングツリーの動作において役割を持たないポート。

ポートの役割は次のように割り当てられます。

• ルート ポートまたは指定ポートの役割の場合、ポートはアクティブ トポロジに含まれます。

• 代替ポートまたはバックアップ ポートの役割の場合、ポートはアクティブ トポロジから除外されます。

RSTP ポート ステート

ポート ステートは、フォワーディングおよびラーニング プロセスを制御し、廃棄、ラーニング、およびフォワーディングの値を提供します。 表 20-5 に、STP ポート ステートと RSTP ポート ステートを示します。

RSTP は安定したトポロジで、すべてのルート ポートおよび指定ポートがフォワーディング ステートに移行し、すべての代替ポートおよびバックアップ ポートが必ず廃棄ステートになるようにします。

MST/SST 間のインターオペラビリティ

仮想ブリッジで結ばれた LAN には、SST ブリッジおよび MST ブリッジから構成される相互接続されたリージョンが含まれる場合があります。図 20-2 に、この関係を示します。

図 20-2 SST および MST リージョンが相互接続されているネットワーク

SST リージョンで稼働している STP において、MST リージョンは次のように動作する単一 SST または疑似ブリッジとして認識されます。

• すべての疑似ブリッジにおいて、BPDU のルート ID とルート パス コストの値は一致しますが、疑似ブリッジは単一の SST ブリッジと次の点が異なります。

– 疑似ブリッジの BPDU には、異なるブリッジ ID が与えられます。ルート ID とルート コストが同じなので、この相違がネイバー SST リージョンの STP 動作に影響を与えることはありません。

– 疑似ブリッジ ポートから送信された BPDU では、メッセージ有効期間が多少異なることがあります。メッセージ エージはホップごとに 1 秒ずつ増えるので、メッセージ エージの相違は秒単位で測定されます。

• 疑似ブリッジのあるポート（リージョン エッジにあるポート）から別のポートへのデータ トラフィックは、疑似ブリッジまたは MST リージョンに完全に含まれるパスをたどります。異なる VLAN に属するデータ トラフィックは、MST によって確立された MST リージョン内で異なるパスをたどる場合があります。

• システムは次のいずれかの方法でループの発生を防ぎます。

– 境界上のフォワーディング ポートを 1 つ許可し、他のすべてのポートをブロックして、該当する疑似ブリッジ ポートをブロックします。

– CST パーティションを設定して、SST リージョンのポートをブロックします。

CST

CST（802.1Q）は、すべての VLAN に対応する単一のスパニングツリーです。PVST+ が稼働している Catalyst 4500 シリーズ スイッチでは、VLAN 1 スパニングツリーが CST に対応します。MST が稼働している Catalyst 4500 シリーズ スイッチでは、IST（インスタンス 0）が CST に対応します。

MSTI

インスタンス 0 も含めて、65 個のインスタンスがサポートされます。各スパニングツリー インスタンスが、0 ～ 4094 の範囲内のインスタンス ID により識別されます。インスタンス 0 は必須で、常に存在します。その他のインスタンスは、任意です。

MST のコンフィギュレーション パラメータ

MST コンフィギュレーションは、次の 3 つからなります。

• 名前：MST リージョンを特定する 32 文字のストリング（ヌルの埋め込みあり）。

• リビジョン番号：現在の MST コンフィギュレーションのリビジョンを表す、符号なし 16 ビット数。

（注） MST 設定の一部として必要な場合、リビジョン番号を設定する必要があります。リビジョン番号は、MST コンフィギュレーションを実行するたびに、自動的に増えるわけではありません。

• MST コンフィギュレーション テーブル：4096 バイトの配列。各バイトは、符号なし整数として解釈され、VLAN に対応します。値は、VLAN を対応付けるインスタンス番号です。VLAN 0 に対応する先頭バイト、および VLAN 4095 に対応する 4096 番めのバイトは使用しません。常に 0 に設定します。

各バイトを手動で設定する必要があります。SNMP または CLI を使用してコンフィギュレーションを実行します。

MST BPDU には、MST コンフィギュレーション ID およびチェックサムが入ります。MST ブリッジは、MST BPDU のコンフィギュレーション ID およびチェックサムが自身の MST リージョンのコンフィギュレーション ID およびチェックサムと一致した場合に限り、MST BPDU を受け入れます。いずれかの値が異なる場合、その MST BPDU は SST BPDU と見なされます。

MST リージョン

ここでは、MST リージョンについて説明します。

• 「MST リージョンの概要」

• 「境界ポート」

• 「IST マスター」

• 「エッジ ポート」

• 「リンク タイプ」

MST リージョンの概要

同じ MST コンフィギュレーションが与えられて相互接続されたブリッジは、MST リージョンといいます。ネットワークで使用できる MST リージョンの数に制限はありません。

MST リージョンを形成する場合、使用できるブリッジは次のどちらかです。

• MST リージョンの唯一のメンバである MST ブリッジ。

• LAN によって相互接続された MST ブリッジ。LAN の指定ブリッジの MST コンフィギュレーションは、MST ブリッジと同じです。LAN 上のすべてのブリッジが MST BPDU を処理します。

MST コンフィギュレーションが異なる 2 つの MST リージョンを接続した場合、MST リージョンは次のように動作します。

• ネットワークの冗長パス間でロードバランシングを図ります。2 つの MST リージョンが冗長接続されている場合、すべてのトラフィックは MST リージョンとの単一接続を使用して、ネットワーク上を流れます。

• RSTP ハンドシェイクによって、リージョン間の高速接続を可能にします。ただし、このハンドシェイクは 2 つのブリッジ間の場合ほど高速ではありません。ループを防止するためには、リージョン内のすべてのブリッジが他のリージョンとの接続時に合意している必要があります。この状況によって遅延が生じるため、 ネットワークを多数のリージョンに分割することは推奨できません。

境界ポート

境界ポートは LAN に接続するポートで、その指定ブリッジは SST ブリッジまたは異なる MST コンフィギュレーションのブリッジのどちらかです。指定ポートは、STP ブリッジを検出した場合、またはコンフィギュレーションの異なる RST/MST ブリッジから同意メッセージを受信した場合、境界上にあることを認識します。

境界では、MST ポートの役割に関係なく、ポート ステートが強制的に IST ポート ステートと同じになります。ポートに境界フラグが設定されている場合、MST ポート ロール選択メカニズムによって、境界にポートの役割が割り当てられ、IST ポートと同じステートが設定されます。境界にある IST ポートでは、バックアップ ポートのロール以外のすべてのポートのロールを引き継ぐことができます。

IST マスター

MST リージョンの IST マスターは最小ブリッジ ID を持ち、CST ルートに対するパス コストが最小のブリッジです。MST ブリッジが CST のルート ブリッジになっている場合は、それがその MST リージョンの IST マスターです。CST ルートが MST リージョン外にある場合は、境界上の MST ブリッジの 1 つが IST マスターとして選択されます。同じリージョンに属する境界上の他のブリッジは、ルートに接続する境界ポートを最終的にブロックします。

リージョン境界の複数のブリッジで、ルートへのパスがまったく同じ場合、わずかに小さいブリッジ プライオリティを設定することで、特定のブリッジを IST マスターにすることができます。

リージョン内でのルート パス コストおよびメッセージ エージは一定のままですが、ホップごとに IST パス コストは増加し、IST 残りホップ カウントは減少します。 show spanning-tree mst コマンドを入力すると、IST マスター、パス コスト、ブリッジの残りホップ カウントに関する情報が表示されます。

エッジ ポート

非ブリッジング デバイス（ホスト、スイッチなど）に接続するポートが、エッジ ポートです。ハブに接続するポートも、ハブまたはハブによって接続された LAN にブリッジがない場合、エッジ ポートです。エッジ ポートは、リンクがアップになると同時に転送を開始します。

MST では各ポートをホストに接続する設定が必要です。障害発生後に高速で接続を確立するには、中間ブリッジの非エッジ指定ポートをブロックする必要があります。ポートが同意メッセージを送り返すことができる別のブリッジに接続した場合、そのポートはただちに転送を開始します。それ以外の場合、ポートが再び転送を開始するまでに、転送遅延時間の 2 倍の時間がかかります。ホストおよびスイッチに接続されたポートを MST 使用時のエッジ ポートとして、明示的に設定する必要があります。

誤って設定されることがないように、ポートが BPDU を受信すると、PortFast 動作がオフになります。 show spanning-tree mst interface コマンドを使用すると、PortFast の設定および動作ステータスを表示できます。

リンク タイプ

ラピッドの接続性は、ポイントツーポイント リンク上でのみ確立されます。ホストまたはスイッチに対して、ポートを明示的に設定する必要があります。ただし、ほとんどのネットワークのケーブル接続はこの要件を満たしています。ポイントツーポイント リンクとして、すべての全二重リンクを処理するように spanning-tree linktype コマンドを入力することにより、明示的な設定を回避できます。

メッセージ エージおよびホップ カウント

IST および MSTI は、BPDU のメッセージ有効期間および最大エージング タイマーの設定値を使用しません。IST および MST は、IP Time to Live（TTL; 存続可能時間）メカニズムにきわめて類似した別個のホップ カウント メカニズムを使用します。最大ホップ カウントを指定して、各 MST ブリッジを設定できます。インスタンスのルート ブリッジは、最大ホップ カウントと同じ残りホップ カウントを指定して、BPDU（または M レコード）を送信します。BPDU（または M レコード）を受信したブリッジは、受信した残りのホップ カウントを 1 だけ減らします。この結果、カウントが 0 になった場合、ブリッジはこの BPDU（または M レコード）を廃棄し、ポートのために保持していた情報を期限切れにします。非ルート ブリッジは、生成した BPDU（または M レコード）で、減らされたカウントを残りのホップ カウントとして伝播します。

BPDU の RST 部分に指定されているメッセージ エージおよび最大エージング タイマーの設定値は、リージョン内では常に同じです。境界上にあるリージョンの指定ポートによって、同じ値が伝達されます。

MST/PVST+ 間のインターオペラビリティ

（同一リージョン内の）MST スイッチが PVST+ スイッチと対話するように設定する場合、次の注意事項に留意してください。

• MST リージョン内のすべての VLAN に対するルートを設定します。次の例を参照してください。

MST スイッチに属する境界ポートは、PVST+ をシミュレートし、すべての VLAN に PVST+ BPDU を送信します。

PVST+ スイッチ上でループ ガードをイネーブルにすると、MST スイッチの設定が変更されたときに、ポートが loop-inconsistent ステートに変化する可能性があります。loop-inconsistent ステートを修正するには、その PVST+ スイッチでループ ガードをディセーブルにし、再びイネーブルにする必要があります。

• MST スイッチの PVST+ サイド内にある VLAN の一部またはすべてに対して、ルートを配置しないでください。境界の MST スイッチが指定ポート上の VLAN のすべてまたは一部に対する PVST+ BPDU を受信すると、ルート ガードによってそのポートがブロッキング ステートになります。

PVST+ スイッチを 2 つの異なる MST リージョンに接続すると、PVST+ スイッチからのトポロジ変更が最初の MST リージョンから先へ伝達されません。この場合、トポロジ変更は VLAN がマッピングされているインスタンスで伝播されるだけです。トポロジ変更は最初の MST リージョンに対してローカルのままで、その他のリージョンの Cisco Access Manager（CAM）エントリはフラッシュされません。他の MST リージョンにもトポロジ変更が認識されるようにするには、IST に VLAN をマッピングするか、またはアクセス リンクを介して 2 つのリージョンに PVST+ スイッチを接続します。

MST のイネーブル化

Catalyst 4500 上で MST をイネーブルにして設定するには、次の作業を行います。

次に、MST をイネーブルにする例を示します。

MSTI パラメータの設定

MSTI パラメータを設定するには、次の作業を行います。

次に、MSTI パラメータの設定例を示します。

MSTI ポート パラメータの設定

MSTI ポート パラメータを設定するには、次の作業を行います。

次に、MSTI ポート パラメータの設定例を示します。

プロトコル移行の再開

RSTP と MST には、他のリージョンまたは別のバージョンの IEEE スパニングツリーと正しく対話するための互換メカニズムが組み込まれています。たとえば、レガシー ブリッジに接続された RSTP ブリッジは、ポートのいずれかで 802.1D BPDU を送信します。同様に、MST ブリッジがレガシー BPDU または別のリージョンの MST BPDU を受信する場合は、ポートがリージョンの境界にあるかどうかを検出します。

しかし、このようなメカニズムは効率的なモードへの復帰を妨げます。たとえば、レガシー 802.1D に指定された RSTP ブリッジは、レガシー ブリッジがリンクから取り外された後も 802.1D モードのままになります。同様に、MST ポートは接続しているブリッジが同じリージョンに加入したあとも、自身を境界ポートと見なします。Catalyst 4500 シリーズ スイッチに強制的にネイバー スイッチと再ネゴシエーションさせる場合（プロトコル移行を再開する場合）、次のように clear spanning-tree detected-protocols コマンドを使用します。

MST コンフィギュレーションの表示

MST のコンフィギュレーションを表示するには、次の作業を行います。

次に、MST モードのスパニングツリー VLAN コンフィギュレーションを表示する例を示します。