スパニングツリーの PVID とタイプの不一致のトラブルシューティング

はじめに

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。ダウンタイムを避けるために、いくつかの拡張が実装された結果、STP は特定のケースの設定ミスを検出するようになり、対応するポートが「inconsistent」状態に置かれるようになりました。

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 スキュー検出機能によるスパニングツリー プロトコルの拡張機能」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、「スパニングツリー プロトコル ルート ガード機能拡張」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 — Per VLAN Spanning Tree（PVST+）Bridge Protocol Data Unit（BPDU）が、発信元とは異なる VLAN で受信されます。(ポート VLAN ID の不一致または *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。

このドキュメントでは、最後の 2 つの不一致（PVID とタイプ）の原因のトラブルシューティング方法について説明します。その他の不一致のトラブルシューティング方法については、前述のドキュメントを参照してください。

前提条件

要件

このドキュメントの読者は、STP の概念について理解している必要があります。

使用するコンポーネント

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。

本書の情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されたものです。このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、初期（デフォルト）設定の状態から起動しています。稼働中のネットワークで作業を行う場合、コマンドの影響について十分に理解したうえで作業してください。

表記法

ドキュメント表記の詳細は、『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。

PVID の不一致とタイプの不一致の背景理論

Cisco Catalyst スイッチは、Inter-Switch Link（ISL）トランクを使用して PVST を実装しています。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。

注：STPの観点からは、IEEE 802.1DはVLAN対応ではなく、IEEE 802.1QはVLAN対応ですが、すべてのVLANに対して1つのSTPインスタンスを使用します。つまり、ポートがブロッキングされている場合、そのポート上のすべての VLAN に対してブロッキングされています。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）

• VLAN 1 以外の STP BPDU が PVST+ MAC アドレス（別名 Shared Spanning Tree Protocol（SSTP）MAC アドレス。0100.0ccc.cccd）に送信される（対応する IEEE 802.1Q VLAN のタグ付き）

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、対応するIEEE 802.1Q VLANタグが付けられます。

• 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）

  注：ネイティブVLAN STP BPDUはタグなしで送信されます。

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。これにより、設定ミスや誤った配線が原因でフォワーディング ループが発生するのを防ぎます。

不一致検出の必要性を説明するために、次のトポロジを検討してください。ここでは、スイッチAとスイッチCでPVST+ STPが実行され、スイッチBで802.1Q STPが実行されています。

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 がトポロジ周囲を「完全に囲む」ことはありません。B は PVST+ の VLAN 1 STP とマージされる 1 つの STP しか実行しないため、B-C リンク上では VLAN 1 の BPDU と置き換えられます。このため、フォワーディング ループがあります。幸いなことに、スイッチAはVLAN 2（スイッチBによってフラッディングされるSSTPアドレス）のPVST+ BPDU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状態にし、ループを防止します。

注：一部のコマンド出力では、*-inconsistent STP状態は「broken」と呼ばれます。

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。不一致が検出された場合、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。

注：メッセージは、使用中のCisco IOS®ソフトウェアリリースまたはCatalyst OS(CatOS)オペレーティングシステムのタイプとバージョンによって異なります。

注：ポートが不整合BPDUの受信を停止すると、*-inconsistent状態はクリアされ、STPは通常のSTP動作に基づいてポート状態を変更します。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+ 動作の詳細については、「IEEE 802.1Q VLAN 間のブリッジ」を参照してください。

トラブルシューティング

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のアクセスポートが、1以外のVLANのSTPからタグ付きPVST+ BPDUをブリッジBから受信します。Aのポートはtype-inconsistent状態になります。

  注：スイッチを直接接続する必要はありません。1 台以上の IEEE 802.1D または IEEE 802.1Q スイッチ—またはハブ—を介して接続されている場合、効果は同じです。

• 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のトランクポートがVLAN 2のタグを持つVLAN 2のSTPからPVST+ BPDUを受信します。これにより、A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。

原因の特定がそれほど簡単でない場合もあります。

• 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、トランク上にデバイスが多いと、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 のソース MAC アドレスと発信元ブリッジ ID を設定します。これは、問題が発生している間に行われている必要があります。

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 には、通常は、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された BPDU のダンプを表示するという 2 つの選択肢があります。

デバッグを使用した STP BPDU のダンプの詳細については、「Cisco IOS システム ソフトウェアが稼働する Catalyst スイッチでの STP に関するトラブルシューティング」の「STP デバッグ コマンド」セクション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。show mac-address-table address BPDU_mac_address コマンド（Cisco IOS ベースのスイッチの場合）または show cam mac_address コマンド（CatOS ベースのスイッチの場合）を発行しても、通常、エントリは見つかりません。

「問題の」MAC アドレスを検索する 1 つの方法として、クラウドに接続されているすべてのスイッチからの show spanning-tree コマンド（Cisco IOS の場合）または show spantree（CatOS の場合）コマンドの出力を収集します。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.

Doris (enable) show spantree

!--- Use with CatOS.

VLAN 1
Spanning tree mode          RAPID-PVST+
Spanning tree type          ieee
Spanning tree enabled
Designated Root             00-07-4f-1c-e8-47
Designated Root Priority    0
Designated Root Cost        123
Designated Root Port        9/7                     
Root Max Age   20 sec   Hello Time 2  sec   Forward Delay 15 sec
Bridge ID MAC ADDR          00-d0-03-ef-4c-00

!--- Output suppressed.

注：モデル、ソフトウェアバージョン、および設定に応じて、スイッチに複数のブリッジID MACアドレスを設定できます。幸い、すべてのアドレスは、通常、特定の範囲に属します（0001.1234.5600 ~ 0001.1234.5640 など）。 1 つのブリッジ ID MAC アドレスが分かっていれば、ステップ 1 で確認した送信元ブリッジ ID MAC アドレスが、特定のブリッジ ID MAC アドレスの範囲内にあるかどうか確認ができます。

ネットワーク管理ツールを使用して、すべてのブリッジのブリッジ ID を収集することもできます。

「問題の」BPDU を送信しているブリッジが見つかったら、クラウドに接続しているポートの設定を確認して、同じクラウドに接続している他のスイッチと一致している（非トランキングやネイティブ VLAN ではなくトランキング）ことを確認します。

ブリッジは正しい BPDU を送信しているけれど、トンネリング クラウド内部で不適切に変更されている場合があります。この場合、「問題の」BPDU がクラウドに入るときは他のブリッジの設定と一致しているけれど、同じ BPDU がクラウドを出るときは一致していない（たとえば、BPDU が異なる VLAN でクラウドを出たり、タグ付きまたはタグなしになっている）ことを確認できます。 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ことが役立ちます。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検索するには、ブリッジ ID を検索するのと同じ手順を実行します。ただし、ここでは、（Catalyst 4000、5000、6000 に対して）show module コマンドの出力が検査されている点が異なります。 Catalyst 2900 XL、3500 XL、2950、および 3550 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 アドレスを確認する必要があります。

Cat4000-IOS# 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.

注：クラウドがDLSw+の場合は、「DLSwおよび802.1Qの説明と設定」を参照してください。

関連情報

• LAN 製品に関するサポート ページ
• LAN スイッチングに関するサポート ページ
• テクニカル サポート - Cisco Systems