Cisco CatalystスイッチのMACフラップ/ループのトラブルシューティング

はじめに

このドキュメントでは、Cisco CatalystスイッチのMACフラップ/ループをトラブルシューティングする方法について説明します。

前提条件

要件

このドキュメントの読者は、基本的なスイッチングの概念に関する基本的な知識と、Cisco Catalystスイッチのスパニングツリープロトコル(STP)とその機能に関する知識を持っていることを推奨します。

使用するコンポーネント

このドキュメントの情報は、すべてのバージョンのCisco Catalystスイッチに基づくものです（このドキュメントは特定のソフトウェアやハードウェアのバージョンに限定されるものではありません）。

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、クリアな（デフォルト）設定で作業を開始しています。本稼働中のネットワークでは、各コマンドによって起こる可能性がある影響を十分確認してください。

背景説明

このドキュメントは、Cisco CatalystスイッチでのMACのフラップまたはループの問題をトラブルシューティングするための体系的なアプローチを示すガイドとして役立ちます。MACフラップ/ループは、スイッチのMACアドレステーブルの不整合によって発生するネットワークの中断です。このドキュメントでは、これらの問題を特定して解決する手順を示すだけでなく、より理解を深めるための実例も示します。

MACフラッピングとは何ですか。

MACフラップは、スイッチが、最初に学習したインターフェイスとは異なるインターフェイスから、同じMAC送信元アドレスを持つフレームを受信したときに発生します。これにより、スイッチはポート間でフラップし、新しいインターフェイスでMACアドレステーブルが更新されます。この状況は、ネットワークを不安定にし、パフォーマンスの問題を引き起こす可能性があります。

Ciscoスイッチでは、通常、MACフラッピングが次のようなメッセージとして記録されます。

"%SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host xxxx.xxxx.xxxx in vlan x is flapping between port (1) and port (2)"

この例では、MACアドレスxxxx.xxxx.xxxxが最初にインターフェイスポート(1)で学習され、次にインターフェイスポート(2)で学習されるため、MACフラップが発生します。

MACフラッピングの最も一般的な原因は、ネットワーク内のレイヤ2ループです。これは、多くの場合、STPの設定ミスや冗長リンクの問題が原因です。その他の原因としては、ハードウェアの障害、ソフトウェアの不具合、さらにはMACスプーフィングなどのセキュリティ問題が考えられます。

MACフラップのトラブルシューティングには、ネットワーク内のループの特定と解決、デバイス設定のチェック、またはデバイスのファームウェア/ソフトウェアのアップデートが含まれることがよくあります。

一般的なトラブルシューティングのガイドライン

• MACフラッピングを特定する：スイッチ内で、MACフラッピングを示すログを探します。たとえば、Ciscoスイッチでは、ログメッセージは次のようになります。
  
  

   %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host [mac_address] in vlan [vlan_id] is flapping between port [port_id_1] and port [port_id_2]

• MACアドレスとインターフェイスに注意してください。ログメッセージには、フラッピングしているMACアドレスと、フラッピングしているインターフェイスが記録されています。これらの情報は、調査に役立つのでメモしておいてください。
• 影響を受けるインターフェイスを調査します。関連するインターフェイスを調査するには、スイッチのCLIを使用します。show interfacesやshow mac address-tableなどのコマンドを使用して、インターフェイスに接続されているデバイスや、MACアドレスが学習されている場所を確認できます。
• フラッピングMACアドレスをトレースします。MACはポートXおよびYを介して学習しています。一方のポートから、そのMACが接続されている場所に到達し、もう一方のポートからループに到達します。ポートを選択し、パス内の各レイヤ2スイッチ上でshow mac address-tableコマンドを使用して作業を開始します。
• 物理ループのチェック：ネットワークトポロジを調べて、物理ループがあるかどうかを確認します。これらは、スイッチ間に複数のパスが存在する場合に発生する可能性があります。ループが見つかった場合は、ループを削除するためにネットワークを再設定する必要があります。
• STPの確認：STPは、特定のパスをブロックすることによってネットワーク内のループを防止するように設計されています。STPの設定に誤りがある場合でも、ループは防止されません。STP設定を確認するには、show spanning-treeなどのコマンドを使用します。また、show spanning-tree detail | include ieee|occurred|from|isコマンドを使用して、トポロジ変更通知(TCN)を確認します。
• 重複したMACアドレスのチェック：ネットワーク上の2つのデバイスが同じMACアドレスを持っている場合(ほとんどの場合、ハイアベイラビリティ(HA)セットアップと複数のネットワークインターフェイスコントローラ(NIC)で見られます)、MACフラッピングの原因となる可能性があります。show mac address-tableコマンドを使用して、ネットワーク上で重複するMACアドレスを検索します。
• 不良なハードウェアまたはケーブルのチェック：不良なネットワークケーブルまたはハードウェアにより、フレームが誤ったインターフェイスに送信され、MACフラッピングが発生する可能性があります。ケーブルの物理的状態を確認し、問題が続くかどうかを確認するためにハードウェアの交換を検討してください。インターフェイスフラッピングも、スイッチ上でMACフラッピングを引き起こす可能性があります。
• ソフトウェアのバグを確認する：MACフラッピングは、ネットワークデバイスのソフトウェアのバグによって引き起こされる可能性があります。Bug Search Toolで確認してください。

Bug Search Tool:https://bst.cloudapps.cisco.com/bugsearch

Bug Search Toolヘルプ：https://www.cisco.com/c/en/us/support/web/tools/bst/bsthelp/index.html#search

• TACサポートへのお問い合わせ：すべてを試しても問題が解決しない場合は、Cisco TACサポートにお問い合わせください。彼らはさらなる援助を提供できる。

ケース スタディ 1

問題の説明

eWLCコントローラでゲートウェイへの接続が失われ、パケットのドロップによりAPがコントローラに接続できなくなった。

トポロジ

トラブルシューティングの手順

MACフラッピングが、eWLCに接続されているスイッチ(Switch1)で検出されました。

*Aug  5 05:52:50.750: %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host 0000.5e00.0101 in vlan 4 is flapping between port Gi1/0/11 and port Te1/1/2
*Aug  5 05:53:03.327: %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host 0000.5e00.0101 in vlan 4 is flapping between port Gi1/0/11 and port Te1/1/2
*Aug  5 05:53:21.466: %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host 0000.5e00.0101 in vlan 4 is flapping between port Gi1/0/11 and port Te1/1/2

MACラーニング：

show mac address-table address <mac>コマンドを入力して、ポートで学習されたMACアドレスを確認します。

Switch1#show mac address-table address 0000.5e00.0101

          Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
   4    0000.5e00.0101    DYNAMIC     Gi1/0/11
   4    0000.5e00.0101    DYNAMIC     Te1/1/2

ポートGi1/0/11およびTe1/1/2の設定：

show running-config interface <interface-number>コマンドを入力して、インターフェイス設定を確認します。

interface GigabitEthernet1/0/11
 switchport trunk native vlan 4
 switchport mode trunk
end

interface TenGigabitEthernet1/1/2
 switchport mode trunk
end

ポートGi1/0/11およびTe1/1/2のCDPネイバー：

show cdp neighbors <interface-number>コマンドを入力して、接続されているデバイスの詳細を確認します。

Switch1#show cdp neighbors gi1/0/11
Capability Codes: R - Router, T - Trans Bridge, B - Source Route Bridge
                  S - Switch, H - Host, I - IGMP, r - Repeater, P - Phone,
                  D - Remote, C - CVTA, M - Two-port Mac Relay

Device ID        Local Intrfce     Holdtme    Capability  Platform  Port ID
eWLC            Gig 1/0/11        130              R T   C9115AXI- Gig 0 < ----- eWLC Controller

Switch1#show cdp neighbors gi1/1/2
Capability Codes: R - Router, T - Trans Bridge, B - Source Route Bridge
                  S - Switch, H - Host, I - IGMP, r - Repeater, P - Phone,
                  D - Remote, C - CVTA, M - Two-port Mac Relay
Device ID        Local Intrfce     Holdtme    Capability  Platform  Port ID
Switch2
                Ten 1/1/2         163             R S I  C9500-16X Ten 1/0/3 < ----- Uplink Switch

スイッチ2（アップリンクスイッチ）のMACラーニング：

show mac address-table address <mac>コマンドを入力して、ポートで学習されたMACアドレスを確認します。

Switch2#show mac address-table address 0000.5E00.0101
          Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
   4    0000.5e00.0101    STATIC      Vl4 < ----- VRRP MAC of Vlan4
   4    0000.5e00.0101    DYNAMIC     Te1/0/13 < ----- Learning from Switch1 (eWLC connected Switch)

Switch2#show vrrp  vlan 4
Vlan4 - Group 1 - Address-Family IPv4
  State is MASTER
  State duration 5 days 4 hours 22 mins
  Virtual IP address is x.x.x.x
  Virtual MAC address is 0000.5E00.0101 < ------ VRRP MAC of Vlan4
  Advertisement interval is 1000 msec

根本原因

スイッチ2の仮想ルータ冗長プロトコル(VRRP)IDとeWLCが同じであることが確認されたため、VRRPによって同じ仮想MACが生成されました。

解決方法

この問題は、WLCでVRRPインスタンスを変更した後に解決されました。これにより、スイッチでMACの重複が発生し、ゲートウェイへの接続が失われたり、パケットがドロップされたりして、APがコントローラに接続できなくなっていました。

ケース スタディ 2

問題の説明

一部のサーバにアクセスできないか、深刻な遅延またはドロップが発生しています。

トポロジ

トラブルシューティングの手順

1. コアスイッチでMACフラッピングが発生していることに気付いた。

Nov 14 08:36:34.637: %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host xxxx.xxxx.xxxx in vlan 1 is flapping between port Twe1/0/19 and port Twe1/0/5
Nov 14 08:36:34.838: %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host yyyy.yyyy.yyyy in vlan 1 is flapping between port Twe1/0/17 and port Twe1/0/19
Nov 14 08:36:34.882: %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host zzzz.zzzz.zzzz in vlan 1 is flapping between port Po1 and port Twe1/0/19

2. トラブルシューティングプロセスで使用するMACアドレスとしてyyyy.yyyy.yyyyを選択。

MACラーニング：

show mac address-table address <mac>コマンドを入力して、ポートで学習されたMACアドレスを確認します。

Core-SW#show mac address-table address yyyy.yyyy.yyyy
          Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
   1    yyyy.yyyy.yyyy    DYNAMIC     Twe1/0/17

ポートTwe 1/0/17とTwe 1/0/19のCDPネイバー：

show cdp neighbors <interface-number>コマンドを入力して、接続されているデバイスの詳細を確認します。

Core-SW#show cdp neighbors Twe 1/0/17
Capability Codes: R - Router, T - Trans Bridge, B - Source Route Bridge
                  S - Switch, H - Host, I - IGMP, r - Repeater, P - Phone,
                  D - Remote, C - CVTA, M - Two-port Mac Relay
Device ID        Local Intrfce     Holdtme    Capability  Platform  Port ID
2960X-SW1
                 Twe 1/0/17        162              S I   WS-C2960X Gig 1/0/51

Core-SW#show cdp neighbors Twe 1/0/19
Capability Codes: R - Router, T - Trans Bridge, B - Source Route Bridge
                  S - Switch, H - Host, I - IGMP, r - Repeater, P - Phone,
                  D - Remote, C - CVTA, M - Two-port Mac Relay
Device ID        Local Intrfce     Holdtme    Capability  Platform  Port ID
2960S-SW1
                 Twe 1/0/19        120              S I   WS-C2960S Gig 2/0/28

Core-SW Twe1/0/17に接続された2960X-SW1からのログ：

MAC yyyy.yyyy.yyyyは、ポートGi1/0/51(9200L)とポートGi2/0/46(9200L)の間でフラッピングしています。

2960X-SW1#show mac address-table address yyyy.yyyy.yyyy
          Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
   1    yyyy.yyyy.yyyy    DYNAMIC     Gi1/0/51

2960X-SW1#show mac address-table address yyyy.yyyy.yyyy
          Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
   1    yyyy.yyyy.yyyy DYNAMIC     Gi2/0/46

2960X-SW1#show run interface gi 1/0/51
Building configuration...

Current configuration : 62 bytes
!
interface GigabitEthernet1/0/51
switchport mode trunk
end

2960X-SW1#show run interface gi 2/0/46
Building configuration...

Current configuration : 62 bytes
!
interface GigabitEthernet2/0/46
switchport mode trunk
end

9200Lからのログ：

（これはこのMACアドレスに対して有効なポートのようです）。

9200L#show mac address-table address yyyy.yyyy.yyyy
          Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
   1    yyyy.yyyy.yyyy DYNAMIC     Gi1/0/1

9200L#show run interface gi 1/0/1
Building configuration...

Current configuration : 62 bytes
!
interface GigabitEthernet1/0/1
switchport mode access
end

Core-SW Twe1/0/19に接続された2960S-SW1:

（ループパスのように見えます）。 ループを軽減するために、Core-SWのポートをシャットダウンしました。

ただし、MACフラップはCore-SWで引き続き観察されていました。

2960S-SW1からのログ：

Nov 14 08:36:34.637: %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host xxxx.xxxx.xxxx in vlan 1 is flapping between port Gi3/0/27 and port Gi2/0/26
Nov 14 08:36:34.838: %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host yyyy.yyyy.yyyy in vlan 1 is flapping between port Gi3/0/27 and port Gi2/0/26
Nov 14 08:36:34.882: %SW_MATM-4-MACFLAP_NOTIF: Host zzzz.zzzz.zzzz in vlan 1 is flapping between port Gi3/0/27 and port Gi2/0/26

2960S-SW1#show run interface gi 3/0/27
Building configuration...

Current configuration : 62 bytes
!
interface GigabitEthernet3/0/27
switchport mode trunk
end

2960S-SW1#show cdp neighbor gi 3/0/27
Capability Codes: R - Router, T - Trans Bridge, B - Source Route Bridge
                  S - Switch, H - Host, I - IGMP, r - Repeater, P - Phone,
                  D - Remote, C - CVTA, M - Two-port Mac Relay
Device ID        Local Intrfce     Holdtme    Capability  Platform  Port ID
2960X-SW2
                 Gig 3/0/27        176              S I   WS-C2960X Gig 1/0/27

2960X-SW2からのログ：

2960X-SW2#show run interface gi 3/0/15
Building configuration...

Current configuration : 39 bytes
!
interface GigabitEthernet3/0/15
end

2960X-SW2#show cdp neighbor gi 3/0/15
Capability Codes: R - Router, T - Trans Bridge, B - Source Route Bridge
                  S - Switch, H - Host, I - IGMP, r - Repeater, P - Phone,
                  D - Remote, C - CVTA, M - Two-port Mac Relay
Device ID        Local Intrfce     Holdtme    Capability  Platform  Port ID
SG300     Gig 3/0/15        157              S I   SG300-28P gi18


2960X-SW2#config terminal
2960X-SW2(config)#interface gi 3/0/15
2960X-SW2(config-if)#shutdown

根本原因

ネットワークに接続されたSG300（アンマネージド）スイッチが原因でMACフラップが発生しました。

解決方法

MACフラッピングの問題は、アンマネージドスイッチSG300に接続されているポートをシャットダウンすることで解決されました。

分析

STP PortFast:

STP PortFastを使用すると、レイヤ2 LANポートはリスニング状態とラーニング状態を経ずに、即座にフォワーディングステートに移行します。STP PortFastは、STPブリッジプロトコルデータユニット(BPDU)を受信しないポートからは意味のないSTP TCNの生成を防止します。 STP PortFastを設定するのは、VLANを終端するエンドホストデバイスに接続しているポート、およびブリッジングをサポートするように設定されていないルータ上のワークステーション、サーバ、ポートなど、STP BPDUを受信してはならないポートだけです。

BPDU Guard：

STP BPDUガードは、STP PortFastの機能を補完します。STP PortFast対応ポートでは、STP BPDUガードは、STP PortFastが有効な場合にはSTPで提供できないレイヤ2ループを保護します。STP BPDUガードは、BPDUを受信するポートをシャットダウンします。

ルート ガード:

ルートガードは、ポートがSTPルートポートになるのを防ぎます。STPルートガードを使用すると、不適切なポートがSTPルートポートになるのを防ぐことができます。不適切なポートの例としては、直接ネットワーク管理制御外のデバイスにリンクしているポートがあります。

ループ ガード:

ループガードは、STPに対するシスコ独自の最適化機能です。ループガードは、ポイントツーポイントリンク上でBPDUの通常の転送が何らかの理由で妨げられる場合（ネットワークインターフェイスの誤動作やビジー状態のCPUなど）に発生するループからレイヤ2ネットワークを保護します。 ループガードは、Unidirectional Link Detection（UDLD；単方向リンク検出）による単方向リンク障害に対する保護を補完するものです。 ループガードは障害を切り離し、障害が発生したコンポーネントをSTPトポロジから除外した状態で、STPを安定したトポロジに収束させます。

BPDUフィルタ：

これにより、STPが無効になります。BPDUは受信時に送信も処理もされません。これはサービスプロバイダーに共通のものであり、必ずしも企業ネットワークとは限りません。

UDLDアグレッシブ：

シスコ独自のUDLDプロトコルは、デバイスとUDLDをサポートするポート間のリンクの物理設定を監視します。UDLDは単方向リンクの存在を検出します。UDLDは、通常モードとアグレッシブモードのどちらでも動作できます。NormalモードのUDLDでは、受信したUDLDパケットにネイバーデバイスに適した情報が含まれていない場合、リンクが単方向に分類されます。通常モードのUDLDの機能に加えて、アグレッシブモードのUDLDでは、以前に同期された2つのネイバー間の関係を再確立できない場合、ポートがerr-disabled状態になります。

ストーム制御：

トラフィックストーム制御はハードウェアで実装され、スイッチの全体的なパフォーマンスには影響しません。通常、PCやサーバなどのエンドステーションは、抑制できるブロードキャストトラフィックの送信元です。過剰なブロードキャストトラフィックの不要な処理を避けるには、エンドステーションに接続するアクセスポートと主要なネットワークノードに接続するポートで、ブロードキャストトラフィックのトラフィックストーム制御を有効にします。