Catalyst 3750 スイッチ ソフトウェア コンフィギュレーション ガイド Cisco IOS Release 12.1(19)EA1

STPの概要

STPは、ネットワーク内のループを防ぎ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 ネットワークが正常に動作するのは、任意の2つのステーション間にアクティブ パスが1つだけ存在する場合です。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、ネットワーク内でループが発生する原因になります。ネットワークにループが存在すると、エンド ステーションが重複したメッセージを受信する可能性があります。また、スイッチが複数のレイヤ2インターフェイス上のエンド ステーションMACアドレスを学習する可能性もあります。このような状態ではネットワークが不安定になります。スパニングツリーの動作はエンド ステーションにとってトランスペアレントであるため、エンド ステーション側では、1つのLANセグメントに接続されているのか、それとも複数の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を認識できません。

STPは、スパニングツリー アルゴリズムを使用して、冗長接続されたネットワークのいずれかのスイッチをスパニングツリーのルートとして選択します。アルゴリズムは、アクティブ トポロジー内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で、スイッチド レイヤ2ネットワークを経由する最適なループフリー パスを計算します。

• ルート ― スパニングツリー トポロジーに対して選択されたフォワーディング ポート

• 指定 ― 各スイッチドLANセグメントに対して選択されたフォワーディング ポート

• 代替 ― スパニングツリー内のルート ポートへの代替パスを提供するブロッキング ポート

• バックアップ ― ループバック構成内のブロッキング ポート

これらの役割が割り当てられたポートを持つスイッチは、ルート スイッチまたは指定スイッチと呼ばれます。

スパニングツリーは、冗長データパスを強制的にスタンバイ（ブロック）ステートにします。スパニングツリーの1つのネットワーク セグメントで障害が発生し、かつ冗長パスが存在する場合、STPアルゴリズムはスパニングツリー トポロジーを再計算し、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。スイッチはこのようなフレームを転送せずに、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、スイッチおよびMACアドレス、スイッチのプライオリティ、ポートのプライオリティ、パス コストなど、送信スイッチとそのポートに関する情報が格納されています。スパニングツリーは、この情報を使用して、スイッチド ネットワークのルート スイッチおよびルート ポート、さらに、各スイッチド セグメント用のルート ポートおよび指定ポートを選択します。

スイッチ上の2つのポートがループの一部になっている場合は、スパニングツリー ポート プライオリティおよびパス コストの設定によって、フォワーディング ステートになるポートとブロッキング ステートになるポートが決まります。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 トポロジー内でのポートの位置を表すとともに、インターフェイスがトラフィックを伝送するために適した位置にあるかどうかを表します。パス コスト値は、メディア速度を表します。

スパニングツリー トポロジーとBPDU

アクティブで安定したスイッチド ネットワークのスパニングツリー トポロジーは、次の要素によって決まります。

• 各スイッチの各VLANに対応付けられた固有のブリッジ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 スイッチへのスパニングツリー パス コスト

• 各レイヤ2インターフェイスに対応付けられたポート識別子（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の電源がオンになっている場合、1つ1つの各スイッチがルート 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を介してコンフィギュレーションBPDUを送信します。BPDUによってスパニングツリー トポロジーの通信と計算が行われます。各コンフィギュレーションBPDUには、次の情報が格納されています。

• 送信スイッチがルート スイッチとして識別するスイッチの一意のブリッジID

• ルートへのスパニングツリー パス コスト

• 送信スイッチのブリッジID

• メッセージ有効期間

• 送信インターフェイスの識別子

• 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（低ブリッジID値、低パス コスト値など）を持つコンフィギュレーションBPDUを受信すると、そのポートの情報を保存します。スイッチは、ルート ポートでこのBPDUを受信すると、そのスイッチが指定スイッチとなっているすべての接続LANに、このBPDUを更新メッセージと一緒に転送します。

スイッチは、現在ポートに保存されている情報よりも 下位の 情報が含まれたコンフィギュレーションBPDUを受信すると、そのBPDUを廃棄します。スイッチが下位BPDUの受信元LANの指定スイッチである場合、そのスイッチはそのポート用に保存されている最新情報のBPDUをそのLANに送信します。これによって下位の情報は廃棄され、優位の情報がネットワークを伝播します。

BPDUの交換により、次の処理が実行されます。

• ネットワーク内の1つのスイッチがルート スイッチとして選択されます（スイッチド ネットワーク内のスパニングツリー トポロジーの論理的な中心）。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 16-1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 プライオリティの最も高い（プライオリティ値が最小の）スイッチが、ルート スイッチとして選択されます。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MACアドレスが最小のスイッチがルート スイッチになります。表 16-1に示すとおり、スイッチ プライオリティ値は、ブリッジIDの最優位ビットを占めます。

• 各スイッチに1つルート ポートが選択されます（ルート スイッチを除く）。このポートは、そのスイッチからルート スイッチへパケットを転送するのに最適なパス（最も低コストのパス）となります。

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。

–最小の指定ブリッジ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 16-1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。

• パス コストに基づいて、各スイッチからルート スイッチまでの最短距離が計算されます。

• LANセグメントごとに指定スイッチが選択されます。指定スイッチは、そのLANからルート スイッチにパケットを転送する場合に最もコストの低いパスを選びます。指定スイッチとLANの接続に使用されるポートを指定ポートと呼びます。

図 16-1 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 ネットワークの起点に関わらず、ルート スイッチに到達する必要のないパスはすべて、スパニングツリー ブロックキング 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規格では、各スイッチには一意のブリッジ識別子（ブリッジID）を割り当てる必要があります。これによってルート スイッチの選択が決定されます。各VLANは、PVST+およびRapid PVST+搭載の異なる 論理ブリッジ とみなされるので、各スイッチは、設定されているVLANと同数の異なるブリッジIDを備え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 ブリッジIDが割り当てられています。最上位の2バイトはスイッチのプライオリティに使用し、残りの6バイトは、スイッチのMACアドレスとなっています。

Catalyst 3750スイッチは802.1tスパニングツリー拡張機能をサポートし、以前にスイッチのプライオリティが使用していたビットのいくつかは、現在VLAN IDとして使用されています。その結果、ブリッジIDの固有性を維持しながら、スイッチ用に予約されるMACアドレスが少なくなり、サポートできるVLAN IDの範囲は大きくなっています。 表 16-1 に示すように、以前スイッチのプライオリティが使用していた2バイトは、4ビット プライオリティ値と、VLAN IDに等しい12ビット拡張システムIDに再割り当てされています。

スパニングツリーは、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アドレスを使用して、各VLANの一意のブリッジIDが重複しないようにします。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みなされるため、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 メンバーの新規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のサポートは、手動によるルート 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 プライオリティの設定方法に影響します。たとえば、スイッチ プライオリティ値を変更すると、スイッチがルート スイッチとして選択される可能性が変更されます。大きい値を設定すると可能性が減り、小さい値を設定すると可能性が増します。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 インターフェイスのステート

プロトコル情報がスイッチドLANを通過するときに、伝播遅延が生じることがあります。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の変更が発生します。インターフェイスがスパニングツリー トポロジー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可能性があります。インターフェイスは、新しいトポロジー情報がスイッチドLAN経由で伝達されるまで待機し、その後、フレーム転送を開始する必要があります。また、古いトポロジー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、次のステートのいずれかになります。

• ブロッキング ― インターフェイスは、フレーム転送に参加していない状態です。

• リスニング ― インターフェイスがフレーム転送に参加すべきであるとスパニングツリーが判断した場合に、ブロッキング ステート後最初に開始する移行ステートです。

• ラーニング ― インターフェイスは、フレーム転送に参加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参加していない状態です。ポートのシャットダウン、ポート上のリンク欠落、ポートで稼働するスパニングツリー インスタンスが存在しないことなどが原因で、フレームを転送していない状態です。

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 16-2 図 16-2に、インターフェイスがステートを移行する様子を示します。

図 16-2 スパニングツリー インターフェイスのステート

スイッチの電源を投入すると、スパニングツリーはデフォルトでイネーブルになり、スイッチ、VLAN、またはネットワークのすべてのインターフェイスは、ブロッキング ステートを経てリスニングおよびラーニングという移行ステートに進みます。スパニングツリーは、各インターフェイスを、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安定させます。

スパニングツリー アルゴリズムによってレイヤ2インターフェイスがフォワーディング ステートになる場合には、次のプロセスが発生します。

1. インターフェイスはリスニング ステートになり、スパニングツリーはインターフェイスをブロッキング ステートに移行するよう指示するプロトコル情報を待ちます。

2. スパニングツリーは、転送遅延タイマーの満了を待ってインターフェイスをラーニング ステートに移行し、転送遅延タイマーをリセットします。

3. ラーニング ステートでは、インターフェイスは引き続きフレーム転送をブロックし、その間にスイッチは転送データベースのエンド ステーションのロケーション情報を学習します。

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 ステートに移行し、ここでラーニングとフレーム転送の両方がイネーブルになります。

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、フレーム転送に参加しません。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。この交換により、ネットワーク上のどのスイッチがルート（またはルート スイッチ）であるかが確定します。ネットワークにスイッチが1つしか存在しない場合は、BPDU交換は行われず、転送遅延タイマーが満了し、インターフェイスはリスニング ステートに移行します。初期化後、インターフェイスは常にブロッキング 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、次の処理を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを廃棄します。

• 別のインターフェイスから転送用に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、レイヤ2インターフェイスがブロッキング ステートを経て移行する最初のステートです。このインターフェイスはフレーム転送に参加すべきであるとスパニングツリーが判断した場合、インターフェイスはこのステートになります。

リスニング ステートのインターフェイスは、次の処理を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを廃棄します。

• 別のインターフェイスから転送用に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、フレーム転送に参加する準備をしています。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 ステートへ移行します。

ラーニング ステートのインターフェイスは、次の処理を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを廃棄します。

• 別のインターフェイスから転送用に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 ステートへ移行します。

フォワーディング ステートのインターフェイスは、次の処理を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを受け入れ、転送します。

• 別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

ディセーブル ステートのレイヤ2インターフェイスは、フレーム転送やスパニングツリーに参加しません。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。

ディセーブルになったインターフェイスは、次の処理を実行します。

• インターフェイスで受信したフレームを廃棄します。

• 別のインターフェイスから転送用に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は受信しません。

スイッチまたはポートがルート スイッチまたはルート ポートになる方法

ネットワーク内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な場合は、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 16-3では、スイッチAがルート スイッチに選択されています。すべてのスイッチでスイッチ 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です。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 ブリッジであるとは限りません。最適なスイッチのプライオリティを上げる（プライオリティの数値を小さくする）ことによって、そのスイッチがルート スイッチに設定すれば、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 トポロジーを形成するよう、強制的に再計算させることができます。

図 16-3 スパニングツリー トポロジー

スパニングツリー トポロジーをデフォルトのパラメータに基づいて計算すると、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、ルート ポートよりもプライオリティの高いインターフェイスに、より高速のリンクを接続すると、ルート ポートが変更されます。重要なのは、最も高速のリンクをルート ポートにすることです。

たとえば、スイッチBの1つのポートがギガビット イーサネット リンクであり、同じスイッチの別のポート（10/100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 ポートよりも高く（数値を小さく）すれば、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

図 16-4に示すように、2つのスイッチ インターフェイスを別のデバイス、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。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ますが、他方のインターフェイスに障害が発生すると、ディセーブルになっていたインターフェイス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、常に低速の方のリンクがディセーブルになります。2つのリンクの速度が同じ場合、ポート プライオリティとポートIDが加算され、値が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 16-4 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、 第30章「EtherChannel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には、さまざまなブリッジ プロトコルが使用するマルチキャスト アドレスとして、0x00180C2000000～0x0180C2000010の範囲のアドレスが17個規定されています。このアドレスはスタティック アドレスなので削除できません。

スパニングツリー ステートに関係なく、スタック内のスイッチは0x0180C2000000～0x0180C200000Fのアドレス宛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な場合、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な場合は、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有効期間の短縮

ダイナミック アドレスの有効期間のデフォルト値は5分であり、 mac-address-table aging-time グローバル コンフィギュレーション コマンドによるデフォルト設定です。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 ロケーションが変更される場合があります。このようなステーションには、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 アドレスを削除し、改めて学習できるように、アドレス有効期間が短縮されます。短縮された有効期間は、スパニングツリーの再構成時には、転送遅延パラメータの値（ 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。

1つ1つのVLANは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単位で有効期間を短縮します。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 アドレスが有効期間短縮の対象になることがあります。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有効期間がそのまま適用されます。

スパニングツリー モードとプロトコル

スイッチは、次のスパニングツリー モードとプロトコルをサポートしています。

• PVST+ ― このスパニングツリー モードは、IEEE 802.1D標準とシスコ独自の拡張機能に基づいています。すべてのイーサネット、ファスト イーサネット、ギガビット イーサネットのポートベースVLANで使用されるデフォルトのスパニングツリー モードです。PVST+は、スイッチがサポートする最大数の各VLANで稼働し、それぞれがネットワーク経由のループフリー パスを保持するように保証します。

PVST+は、それが稼働するVLANにレイヤ2ロード バランシングを提供します。ネットワーク上でVLANを使用して異なる論理トポロジーを作成し、すべてのリンクが使用されるが、どのリンクもオーバーサブスクライブされないように保証できます。VLAN上の各PVST+インスタンスは、単一のルート スイッチを持ちます。このルート スイッチは、ネットワーク内の他のすべてのスイッチにVLANに関連するスパニングツリー情報を伝播します。各スイッチがネットワークに関する同じ情報を持つため、このプロセスによってネットワーク トポロジーは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標準に基づく高速コンバージェンスを使用する点を除けば、PVST+と同じです。高速コンバージェンスを実現するため、Rapid PVST+はトポロジー変更を受け取るとすぐに、動的に学習したMACアドレス エントリをポート単位で削除します。対照的に、PVST+は、動的に学習したMACアドレス エントリに対して短いエージング タイムを使用します。

Rapid PVST+は、PVST+と同じ設定（上記の点を除き）を使用するため、スイッチには最低限の設定を追加するだけで済みます。Rapid PVST+の利点は、複雑なMSTP設定を習得する必要もネットワークを再プロビジョンする必要もなく、大規模なPVST+インストール ベースをRapid PVST+へ移行できる点です。Rapid PVST+モードでは、各VLANがサポートできる最大数の専用のスパニングツリー インスタンスを稼働します。

• MSTP ― このスパニングツリー モードは、IEEE 802.1s標準に基づいています。複数のVLANを同じスパニングツリー インスタンスに対応付け、多数のVLANをサポートするために必要なスパニングツリー インスタンス数を削減できます。MSTPは、RSTPの上で稼働します（IEEE 802.1wに基づき）。これは、転送遅延をなくし、ルート ポートと指定ポートを迅速にフォワーディング ステートへ移行することで、スパニングツリーの高速コンバージェンスに対応します。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を使用せずにMSTPを稼働することはできません。

MSTPのもっとも一般的な初期配備は、レイヤ2スイッチド ネットワークのバックボーンとディストリビューション レイヤへの配備です。詳細については、 第17章「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 インスタンス数の詳細については、次のセクションを参照してください。

スパニングツリー インスタンスのサポート

PVST+またはRapid PVST+モードでは、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 スタックは最大16のMSTインスタンスをサポートします。特定のMSTインスタンスに対応付け可能なVLAN数は、無制限です。

スパニングツリーとVLAN Trunk Protocol（VTP;VLANトランク プロトコル）の相互動作については、「スパニングツリーの設定時の注意事項」を参照してください。

スパニングツリーのインターオペラビリティと下位互換性

表 16-2 に、ネットワーク内でサポートされるスパニングツリー モード間のインターオペラビリティと互換性を示します。

MSTPとPVST+が混在するネットワークでは、Common Spanning-Tree（CST）ルートがMSTバックボーンの内部に存在している必要があります。PVST+スイッチは複数のMSTリージョンには接続できません。

ネットワークにRapid PVST+を稼働するスイッチとPVST+を稼働するスイッチが含まれる場合は、Rapid PVST+スイッチとPVST+スイッチを異なるスパニングツリー インスタンスに設定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されている必要があります。

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働します（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トランクのIEEE 802.1Q規格では、ネットワークのスパニングツリー方式にいくつかの制約を課します。この規格では、トランク上で許可された すべて のVLANに対してスパニングツリー インスタンスは1つのみです。ただし、802.1Qトランクを使用して接続したシスコ スイッチで構成されたネットワークでは、スイッチはトランク上で許可されたVLAN ごとに 1つのスパニングツリー インスタンスを維持します。

802.1Qトランクを使用してシスコ スイッチを他社製のデバイスに接続すると、シスコ スイッチはPVST+を使用してスパニングツリーのインターオペラビリティを実現します。Rapid PVST+がイネーブルの場合は、スイッチはPVST+の代わりにRapid PVST+を使用します。これにより、トランクの802.1Q VLANのスパニングツリー インスタンスが他社製の802.1Qスイッチのスパニングツリー インスタンスと結合されます。

ただし、すべてのPVST+またはRapid PVST+情報は、他社製の802.1Qスイッチ クラウドにより分離されたシスコ スイッチによって維持されます。シスコ スイッチを分離する他社製の802.1Qスイッチ クラウドは、スイッチ間の1つのトランク リンクとして取り扱われます。

PVST+は802.1Qトランクで自動的にイネーブルに設定され、ユーザによる設定は必要ありません。アクセス ポートおよび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動作は、PVST+によって影響されません。

802.1Qトランクの詳細については、 第13章「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、代替ブリッジング機能（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。代替ブリッジング機能を使用するには、スイッチにEnhanced Multilayer software Image（EMI;拡張マルチレイヤ ソフトウェア イメージ）をインストールする必要があります。詳細については、 第35章「代替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+モードで稼働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 ノードとみなされるため、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。

• 新たなスイッチがスタックに加入すると、そのブリッジIDはスタック マスターのブリッジ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 メンバーが自分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 スタック外部の近接スイッチに障害が生じたか、近接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 トポロジー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、 第5章「スイッチ スタックの管理」 を参照してください。

スパニングツリーのデフォルト設定

表 16-3 に、スパニングツリーのデフォルト設定を示します。

スパニングツリーの設定時の注意事項

各スタック メンバーは専用のスパニングツリーを稼働し、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みなされます。

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 スタックあたり128のVLANに限られます。残りのVLANは、スパニングツリーをディセーブルにした状態で動作します。ただし、MSTPを使用して複数のVLANを同じスパニングツリーに対応付けることができます。詳細については、 第17章「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は、VLANのいずれかでスパニングツリーをディセーブルにしてから、実行したいVLAN上でスパニングツリーをイネーブルにすることができます。特定のVLANのスパニングツリーをディセーブルにするには、 no 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。特定のVLAN上のスパニングツリーをイネーブルにするには、 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。

（注） スイッチ上で使用可能なすべてのスパニングツリー インスタンスをすでに使用している場合、VTPドメインにVLANをさらに1つ追加すると、そのスイッチ上にスパニングツリーを実行しないVLANが作成されます。スイッチのトランク ポートに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 ポートに新しいVLANが割り当てられます。ネットワークのトポロジーによっては、新しいVLANで、切断されないループが作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は、注意してください。このような事態を防ぐには、スパニングツリー インスタンスの割り当てを使い切っているスイッチのトランク ポートに、許可リストを設定します。多くの場合、許可リストの設定は不要です。ただし、許可リストを設定すると、ネットワークにVLANを追加するときに、より多くの作業が必要になります。

スパニングツリー コマンドは、VLANスパニングツリー インスタンスのコンフィギュレーションを決定します。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。最後のインターフェイスが他のVLANに移動すると、STPインスタンスは削除されます。スパニングツリー インスタンスを作成する前に、スイッチおよびポートのパラメータを設定できます。このパラメータは、スパニングツリー インスタンスの作成時に適用されます。

スイッチはPVST+、Rapid PVST+、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1度に1つだけです（たとえば、すべてのVLANがPVST+を稼働する、すべてのVLANがRapid PVST+を稼働する、またはすべてのVLANがMSTPを稼働する）。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働します。各種スパニングツリー モードとそれらが相互に動作する方法の詳細については、「スパニングツリーのインターオペラビリティと下位互換性」を参照してください。

Rapid PVST+を使用する場合、UplinkFast、BackboneFast、およびCross-Stack UplinkFastの機能はサポートされません。

スパニングツリー モードの変更

スイッチは、PVST+、Rapid PVST+、MSTPの3つのスパニングツリー モードをサポートしています。デフォルトでは、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、イネーブルEXECモードで次の手順を実行します。デフォルト モードとは異なるモードをイネーブルにする場合に、次の手順を実行する必要があります。

デフォルト設定に戻すには、 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および新規に作成されたすべてのVLAN上で、「スパニングツリー インスタンスのサポート」に示したスパニングツリーの限度を上限としてイネーブルに設定されています。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 トポロジー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、イネーブル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度イネーブルにするには、 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、設定されたアクティブVLANごとに1つずつ、独立したスパニングツリー 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MACアドレスからなるブリッジIDが対応付けられています。各VLANで、最小のブリッジIDを持つスイッチが、そのVLANのルート スイッチになります。

あるスイッチが特定のVLANのルートになるよう設定するには、 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）から大幅に小さい値に変更します。このコマンドを入力すると、ソフトウェアは、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のサポートのため、スイッチは、指定されたVLAN上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、このスイッチが指定されたVLANのルートになる場合）。

指定されたVLANのいずれかのルート スイッチに24576より小さいスイッチ プライオリティが設定されている場合は、スイッチは指定されたVLAN上の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（スイッチ プライオリティ値および拡張システムIDに示すように、4096は、4ビット 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 スイッチにするのに必要な値が1未満の場合は、spanning-tree vlan vlan-id rootグローバル コンフィギュレーション コマンドは失敗します。

（注） 拡張システムIDをサポートしないスイッチとサポートするスイッチの両方がネットワークに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ありません。拡張システムIDは、旧ソフトウェア実装の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 プライオリティ値を増やします。

（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、バックボーンまたはディストリビューション スイッチでなければなりません。アクセス スイッチをスパニングツリー 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（すなわち、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、スイッチはその直径を持つ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 タイムを自動的に設定します。その結果、STPのコンバージェンスに要する時間が大幅に短縮されます。 hello キーワードを使用すると、自動的に計算されたhelloタイムを上書きできます。

（注） スイッチをルート スイッチとして設定したあとに、spanning-tree vlan vlan-id hello-time,
spanning-tree vlan vlan-id forward-time、およびspanning-tree vlan vlan-id max-ageのグローバル コンフィギュレーション コマンドを使用して、helloタイム、転送遅延時間、最大エージング タイムを手動で設定することは推奨できません。

指定されたVLANのルートになるようにスイッチを設定するには、イネーブルEXECモードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 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

Catalyst 3750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 プライオリティはデフォルト値（32768）から28672に変更されます。その結果、プライマリ ルート スイッチに障害が発生した場合に、このスイッチが、指定されたVLANのルート スイッチになる可能性が高くなります。ネットワーク上の他のスイッチはデフォルトのスイッチ プライオリティである32768を使用していると想定されるので、他のスイッチがルート スイッチになる可能性は低くなります。

このコマンドを複数のスイッチに実行して、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 を使用して、プライマリ ルート スイッチの設定時と同じネットワーク直径とhelloタイム値を設定します。

指定されたVLANのセカンダリ ルートになるようにスイッチを設定するには、イネーブルEXECモードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 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

ループが発生すると、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。STPに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値（小さい数値）を、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値（大きい数値）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には、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。

（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、イネーブル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イネーブル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。そうでない場合は、show running-config interfaceイネーブルEXECコマンドを使用して設定を確認してください。

デフォルト設定に戻すには、 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。スパニングツリーのポート 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方法については、「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と連動します。ループが発生すると、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。STPに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。

インターフェイスのコストを設定するには、イネーブル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イネーブル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。そうでない場合は、show running-configイネーブルEXECコマンドを使用して設定を確認してください。

デフォルト設定に戻すには、 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方法については、「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） このコマンドは慎重に使用してください。通常、スイッチ プライオリティの変更には、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 コマンドの使用を推奨します。

VLANのスイッチ プライオリティを設定するには、イネーブルEXECモードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 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 16-4 に、スパニングツリー全体のパフォーマンスに影響を与えるタイマーを示します。

次のセクションで、設定手順について説明します。

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 スイッチによる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） このコマンドは慎重に使用してください。通常、helloタイムの変更には、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 コマンドの使用を推奨します。

VLANのhelloタイムを設定するには、イネーブルEXECモードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 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、イネーブルEXECモードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 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、イネーブルEXECモードで次の手順を実行します。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 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。