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 12.2(25)SED

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（メディア アクセス制御）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 ブリッジ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

すべて のポートが指定ポートまたはバックアップ ポートになっているスイッチは、ルート スイッチです。少なくとも 1 つ のポートが指定ポートになっているスイッチ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、スパニングツリー 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、ポート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。

（注） Cisco IOS Release 12.2(18)SE 以降のリリースでは、スイッチは（接続が有効であることを確認するために）Small Form-Factor Pluggable（SFP）モジュールがないインターフェイスのみにキープアライブ メッセージを送信します。

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、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18-1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。表18-1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。

• 各スイッチにルート ポート 1 つが選択されます（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18-1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18-1 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 とみなされるため、各スイッチに設定されている VLAN はそれぞれ異なるブリッジ 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。

スイッチは IEEE 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18-1 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、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、スパニングツリーに参加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18-2 図18-2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18-2 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18-3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、そのスイッチをルート 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、強制的に再計算できます。

図18-3 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18-4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18-4 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作成することもできます。詳細については、 第 34 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、スタック内の各スイッチは 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。これは、すべてのイーサネット ポートベースの 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 19 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 65 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18-2 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があります。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、IEEE 802.1Q トランクを使用して接続したシスコ製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。

IEEE 802.1Q トランクを使用してシスコ製スイッチを他社製のデバイスに接続すると、シスコ製スイッチは 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 IEEE 802.1Q VLAN のスパニングツリー インスタンスが他社製の IEEE 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 IEEE 802.1Q スイッチ クラウドにより分離されたシスコ製スイッチによって維持されます。シスコ製スイッチを分離する他社製の IEEE 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 IEEE 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。

IEEE 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

シスコの 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）で使用され、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 Image（EMI; 拡張マルチレイヤ 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 42 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（メディア アクセス制御）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18-3 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られます。詳細については、 第 19 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制御します。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一度に 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。

UplinkFast、BackboneFast、クロススタック UplinkFastの設定時の注意事項については、「オプションのスパニングツリー機能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 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、および最大エージング 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

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 ポートに負荷分散を設定する方法については、「トランク ポートの負荷分散の設定」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 ポートに負荷分散を設定する方法については、「トランク ポートの負荷分散の設定」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18-4 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。

次の項で、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。

送信ホールド カウントの設定

送信ホールド カウント値を変更すると、BPDU バースト サイズを設定できます。

（注） このパラメータを高い値に変更すると、特に Rapid PVST モードにあるときの CPU 利用率に重大な影響を及ぼす可能性があります。この値を低くすると、特定の状況下ではコンバージェンスが遅くなる可能性があります。デフォルト設定の利用を推奨します。

送信ホールド カウントを設定するには、イネーブル EXEC モードで次の手順を行います。この手順は任意です。

デフォルト設定に戻すには、 no spanning-tree transmit hold-count valu e 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。