スパニングツリーのPVIDの不一致とタイプの不一致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、2つのスパニングツリープロトコル(STP)の不一致、ポートVLAN ID(PVID)とタイ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

STPの概念に関する知識があることが推奨されます。

使用するコンポーネント

このドキュメントの内容は、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。

表記法

表記法の詳細については、『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

レイヤ 2（L2）ネットワークでは、2 つのデバイス間で可能なパスは 1 つだけです。冗長性はスパニングツリー プロトコル（STP）でサポートされ、STP により冗長なパスが検出されてブロックされ、フォワーディング ループが防止されます。ある種の設定ミスが STP の障害につながって、ネットワークの停止を引き起こす場合があります。ダウンタイムを防ぐために、STPが特定のケースの設定ミスを検出し、関連するポートが「inconsistent」状態になるように、いくつかの拡張機能が実装されました。

STP の不一致には、いくつかの種類があります。

• ループの不一致 — ループ ガード機能によって検出されます。詳細については、『ループガードとBPDUスキュー検出を使用したSTPの設定』を参照してください。

• ルートの不一致 — ルート ガード機能によって検出されます。詳細については、『ルートガードによるスパニングツリープロトコルの強化』を参照してください。

• EtherChannel の不一致 — EtherChannel の不一致検出機能によって検出されます。詳細については、「EtherChannel の不一致検出について」を参照してください。

• Port VLAN ID(PVID)の不一致:VLAN単位のスパニングツリー(PVST+)ブリッジプロトコルデータユニット(BPDU)が、発信元とは異なるVLANで受信されます(Port VLAN ID Mismatchor*PVID_Inc)。

• タイプの不一致:PVST+ BPDUが802.1Q以外のトランクで受信されます。

PVID の不一致とタイプの不一致の背景理論

Cisco Catalystスイッチには、Inter-Switch Link（ISL；スイッチ間リンク）トランクを使用するPVSTが実装されています。IEEE 802.1Q および ISL トランキングのサポートに伴い、PVST とすべての VLAN に対して単一のスパニングツリーを使用する IEEE 802.1Q の概念を相互運用するための方法が必要でした。PVST+ 機能は、この要件を満たすために導入されました。

フォワーディングについても同じことが言えます。

以下は、IEEE 802.1Q トランク上のネイティブ VLAN が VLAN 1 の場合に、PVST+ が IEEE 802.1Q または IEEE 802.1D とどのように相互運用されるかを示しています。

• VLAN 1 の STP BPDU が IEEE STP MAC アドレス（0180.c200.0000）に送信される（タグなし）

• VLAN 1 の STP BPDU は PVST+ MAC アドレスにも送信される（タグなし）

• 非VLAN 1 STP BPDUは、PVST+ MACアドレス(共有スパニングツリープロトコル(SSTP)MACアドレスとも呼ばれる0100.0ccc.cccd)に送信され、対応するIEEE 802.1Q VLANタグが付けられます。

IEEE 802.1Q トランク上のネイティブ VLAN が VLAN 1 でない場合：

• VLAN 1 の STP BPDU が PVST+ MAC アドレスに送信される（対応する IEEE 802.1Q VLAN のタグ付き）

• VLAN 1 の STP BPDU は IEEE 802.1Q トランクのネイティブ VLAN 上の IEEE STP MAC アドレスにも送信される（タグなし）

• VLAN 1 以外の STP BPDU が PVST+ MAC アドレスに送信される（対応する IEEE 802.1Q VLAN のタグ付き）

このようにして、PVST+ の VLAN 1 STP は IEEE 802.1D または 802.1Q の STP とマージされ、一方、別の VLAN は IEEE 802.1D または 802.1Q ブリッジのクラウドを介してトンネル化されます。たとえば、IEEE 802.1D または 802.1Q のクラウドは、1 以外の PVST+ VLAN への「ワイヤ」に似ています。

STP を正常に動作させるには、PVST+ ブリッジを IEEE 802.1D または 802.1Q ブリッジに接続する際に特定のルールを守る必要があります。主なルールは、PVST+ ブリッジは、IEEE 802.1Q または 802.1D ブリッジのクラウドに接続しているすべてのブリッジ上のネイティブ VLAN と一致する IEEE 802.1Q トランクを使用して、IEEE 802.1D または 802.1Q ブリッジに接続する必要があるというものです。

PVST+ BPDU には VLAN 番号が含まれており、PVST+ ブリッジはこの番号を使用して、以前のルールが守られているかどうかを検出します。Catalyst スイッチが設定ミスを検出した場合、対応するポートが「PVID-inconsistent」または「type-inconsistent」状態になり、対応するポート上で対応する VLAN のトラフィックがブロックされます。これらの状態は、設定ミスや配線ミスによる転送ループを防止します。

不一致の検出の必要性を説明するために、スイッチAとCではPVST+ STPが実行され、スイッチBでは802.1Q STPが実行される次のトポロジを検討します。

VLAN 1 のルートの BPDU が VLAN 2 のルートの BPDU よりも良好である場合、VLAN 2 トポロジではポートはブロックされません。VLAN 2のBPDUがトポロジを「完全な円」で囲むことはありません。BはPVST+のVLAN 1 STPとマージされた1つのSTPのみを実行するため、B-CリンクのVLAN 1 BPDUに置き換えられます。このため、フォワーディング ループがあります。幸い、スイッチAはVLAN 2のPVST+ BPDU（スイッチBによってフラッディングされるSSTPアドレス宛）をスイッチCに送信します。スイッチCはポートC-Bをtype-inconsistent状態にすることができ、これによりループが防止されます。

STP の不一致が検出されると、スイッチは次の syslog メッセージを送信します。

%SPANTREE-2-RECV_1Q_NON_TRUNK: Received IEEE 802.1Q BPDU on non trunk
FastEthernet0/1 on vlan 1.
%SPANTREE-2-BLOCK_PORT_TYPE: Blocking FastEthernet0/1 on vlan 1.
Inconsistent port type.

%SPANTREE-2-RX_1QPVIDERR: Rcved pvid_inc BPDU on 1Q port 3/25 vlan 1
%SPANTREE-2-RX_BLKPORTPVID: Block 3/25 on rcving vlan 1 for inc peer vlan 10
%SPANTREE-2-TX_BLKPORTPVID: Block 3/25 on xmtting vlan 10 for inc peer vlan

この例では、VLAN 1 が BPDU の受信側で、VLAN 10 が BPDU の発信元です。不一致が検出されると、このBPDUが受信されたポートで両方のVLANがブロックされます。

ポートが矛盾したBPDUを受信しなくなると、*-inconsistentステートはクリアされ、STPは通常のSTP動作に基づいてポートのステートを変更します。変更を示すために syslog メッセージが送信されます。

%SPANTREE-SP-2-UNBLOCK_CONSIST_PORT: Unblocking FastEthernet0/1 on vlan 1.
Port consistency restored.

PVST+の動作の詳細については、『PVST+からrapid-PVSTへのスパニングツリー移行の設定例』を参照してください。

トラブルシュート

不一致ポートのリストを表示するために、最新の Cisco IOS ベースの STP 実装では、show spanning-tree inconsistentports コマンドをサポートしています。

ほとんどの場合、ポート上で検出される STP の不一致の原因は明白です。

• アクセス ポートが IEEE 802.1Q タグ付きの SSTP BPDU を受信する場合。

このシナリオでは、ブリッジ A 上のアクセス ポートが、ブリッジ B から VLAN 1 以外の VLAN の STP からのタグ付き PVST+ BPDU を受信しています。Aのポートはtype-inconsistentステートになる可能性があります。

• IEEE 802.1Q トランキング ポートが、BPDU の受信先の VLAN と一致しない VLAN TLV（タイプ、長さ、値）を持つ IEEE 802.1Q タグなしの SSTP BPDU を受信する場合。

このシナリオでは、A 上のトランク ポートは、VLAN 2 の STP から VLAN 2 のタグの付いた PVST+ BPDU を受信しています。これにより、A 上のポートが VLAN 1 と VLAN 2 の両方でブロックされます。

ポイントツーポイント リンクの両端のデバイスが Cisco Catalyst スイッチである場合、通常は、ローカルとリモートの両方のポートの設定を調べることで設定の不一致が明らかになります。

• ポートの一方の側が IEEE 802.1Q トランキング用に設定され、もう一方の側がアクセス ポートである場合。

• 両方の側で IEEE 802.1Q トランクが設定されているが、ネイティブ VLAN が異なる場合。

これらの場合は、設定の不一致を修正して、STP の不一致を解決します。

場合によっては、原因の特定がより困難になります。

• BPDU が、複数のデバイスで共有されるメディアから受信される場合。

• BPDU が、クラウドに接続された PVST+ スイッチを伴う IEEE 802.1D または 802.1Q STP モデルを実装するスイッチ クラウドから受信される場合。

• BPDU が、いくつかのトンネル（Data Link Switch Plus（DLSw+）クラウド、L2 プロトコル トンネリング、EoMPLS、Virtual Path Links（VPL）、LAN Emulation（LANE）など）を経て受信される場合。

この例では、スイッチ B の設定が誤っており、SSTP BPDU をクラウドに送信しているため、スイッチ A、C、および D 上のポートが type-inconsistent 状態になります。ここでの問題は、「問題の」BPDU の発信元であるデバイスが、影響を受けているスイッチに直接接続されていないことであり、そのため、トランク上のデバイスが多い場合、すべてのデバイスのトラブルシューティングに時間がかかることがあります。

幸い、この問題には体系的なトラブルシューティング方法があります。

1. BPDUの送信元MACアドレスと送信ブリッジIDを確立します。これは、問題が発生している間に行う必要があります

2. 「問題の」BPDU の発信元のブリッジを見つけます。これは後で行うことができ、必ずしも問題が発生したときでなくても構いません。

ステップ1では、通常、パケットアナライザを使用するか、デバッグを有効にして受信したBPDUのダンプを確認するという2つのオプションがあります。

デバッグを使用したSTP BPDUのダンプの詳細については、『CatalystスイッチでのSTPの問題のトラブルシューティング』の「STPデバッグコマンドの使用」の項を参照してください。

次に、受信された BPDU を示すデバッグ出力の例を示します。

*Mar 14 19:33:27: STP SW: PROC RX: 0100.0ccc.cccd<-0030.9617.4f08 type/len 0032
*Mar 14 19:33:27:     encap SNAP linktype sstp vlan 10 len 64 on v10 Fa0/14
*Mar 14 19:33:27:     AA AA 03 00000C 010B SSTP
*Mar 14 19:33:27:     CFG P:0000 V:00 T:00 F:00 R:8000 0050.0f2d.4000 00000000
*Mar 14 19:33:27:     B:8000 0050.0f2d.4000 80.99 A:0000 M:1400 H:0200 F:0F00
*Mar 14 19:33:27:     T:0000 L:0002 D:0001

ソース MAC アドレスと送信元ブリッジ ID が分かったら、この MAC アドレスが属しているデバイスを検出する必要があります。スイッチは、通常、ソースの MAC アドレスを BPDU フレームから学習するわけではないため、これは複雑になる可能性があります。（Cisco IOSベースのスイッチで）show mac-address-table addressBPDU_mac_addressコマンドを発行しても、通常はエントリが見つかりません。

「問題の」MACアドレスを見つける1つの方法は、クラウドに接続されているすべてのスイッチからshow spanning-treeコマンドの出力を収集することです。これらのコマンド出力には、各ブリッジのブリッジ ID に関する情報が含まれています。

Boris#show spanning-tree

!--- Use with Cisco IOS.

VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol rstp
  Root ID    Priority    0
             Address     0007.4f1c.e847
             Cost        131
             Port        136 (GigabitEthernet3/8)
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     00d0.003f.8800

!--- Output suppressed.

問題のBPDUを送信しているブリッジが見つかったら、クラウドに接続されているポートの設定を確認する必要があります。同じクラウドに接続されている他のスイッチとの整合性が保たれている（非トランキングやネイティブVLANではなくトランキングが行われている）ことを確認します。

ブリッジが適切なBPDUを送信しているにもかかわらず、トンネリングクラウド内でBPDUが誤って変更されている可能性があります。この場合、問題のBPDUがクラウドに入る際に、他のブリッジの設定と一致していながら、同じBPDUがクラウドから出る際に矛盾していることが分かります（たとえば、BPDUが異なるVLANでクラウドから出る、タグ付きまたはタグなしのBPDU）。このような場合は、問題のBPDUの送信元MACアドレスが送信元ブリッジIDと同じブリッジに属しているかどうかを確認すると役立ちます。同じブリッジに属していない場合は、その BPDU の送信元 MAC アドレスを所有しているブリッジを検索して、その設定を確認できます。

BPDUの送信元MACアドレスを所有するスイッチを見つけるには、show moduleコマンドの出力が（Catalyst 4000および6000に対して）検査される点を除き、同じアプローチを使用できます（ブリッジIDを見つける）。他のCatalystスイッチの場合は、show interfaceコマンドの出力を調べて、ポートに属しているMACアドレスを確認できます。

Cat4000-#show module

!--- Use for Catalyst 4000,5000,6000

Mod  Ports Card Type                              Model             Serial No.
----+-----+--------------------------------------+-----------------+-----------
 1      2  1000BaseX (GBIC) Supervisor(active)    WS-X4515          ZZZ00000001
 5     14  1000BaseT (RJ45), 1000BaseX (GBIC)     WS-X4412-2GB-T    ZZZ00000002

 M MAC addresses                    Hw  Fw           Sw               Status
--+--------------------------------+---+------------+----------------+---------
 1 000a.4172.ea40 to 000a.4172.ea41 1.2 12.1(12r)EW  12.1(14)E1, EARL Ok
 5 0001.4230.d800 to 0001.4230.d80d 1.0                               Ok

!--- Output suppressed.

cat3550#show interface | i bia

  Hardware is Gigabit Ethernet, address is 0002.4b28.da80 (bia 0002.4b28.da80)
  Hardware is Gigabit Ethernet, address is 0002.4b28.da83 (bia 0002.4b28.da83)
  Hardware is Gigabit Ethernet, address is 0002.4b28.da86 (bia 0002.4b28.da86)
  Hardware is Gigabit Ethernet, address is 0002.4b28.da88 (bia 0002.4b28.da88)
  Hardware is Gigabit Ethernet, address is 0002.4b28.da89 (bia 0002.4b28.da89)

!--- Output suppressed.

関連情報

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