RSTP・Rapid PVST+

 RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)は、STP(IEEE802.1D)の後継のプロトコルで、IEEE802.1wで規定されているプロトコルです。

 ネットワークを構成する上で、冗長性を確保するために、ネットワークをループ状にする場合があります。しかし、このような構成では、ブロードキャストをはじめ、ありとあらゆる通信データが、構成されたネットワーク上を永遠に循環することになります。

 レイヤ2ヘッダには、TTL(Time To Live)値は、ありません。そのために、永遠にループし続けることになります。その結果、スイッチのCPU負荷が上がってしまい、スイッチの処理能力が限界を超えてしまい、ダウンしてしまいます。

 この循環を防ぐために、スパニングツリープロトコル(STP)があります。このスパニングツリープロトコルは、IEEE 802.1Dとして標準化されています。

しかし、STPでは、最大で50秒の通信断が発生してしまうという欠点があります。

 スパニングツリーでは、下のように5つの状態を移行するので、最大で50秒(20秒+15秒+15秒)の通信断が発生します。

・Disabled(無効)
  ↓(ポートは管理上シャットダウンされています)
・Blocking
  ↓(最大経過時間20秒)
・Listening
  ↓(転送遅延15秒)
・Learning
  ↓(転送遅延15秒)
・Forwarding

ブロッキング → リスニング → ラーニング → フォワーディング

のように処理が行われるため、長い間、通信が遮断された状態が続きます。

この状況は、ミッションクリティカルな環境では、決して好ましいとは言えません。

 そこで、STP (IEEE802.1D) の弱点を克服するべく開発されたのがRSTP(IEEE802.1w)です。このRSTPは、STPと下位互換性があり、混在環境でも動作します。

 STPでは、トポロジーに変更があった場合、50秒かかったのに対し、RSTPでは、スパニングツリーの再計算は、わずか1秒程度となり、瞬時に切り替えることが可能になります。

STPとRSTPのポートステータスの対応は、下表のようになります。

STP ポートステータス RSTP(Rapit PVST+)
ポートステータス
MAC アドレスの学習 データ転送
Disabled Discarding しない しない
Blocking しない しない
Listening しない しない
Learning Learning する しない
Forwarding Forwarding する する

 Rapid PVST+、RSTPでは,対向スイッチからのBPDUの受信によってDiscardingとLearning状態を省略することができます。この省略で、高速なトポロジー変更を実現します。

RSTPの設定

 Catalystスイッチにおけるスパニングツリーの設定では、PVST+、Rapid PVST+、MSTP の3種類のモードを「spanning-tree mode」コマンドで切り替えて行います。

PVST+

 デフォルトのスパニングツリーのモードになります。PVST+(Per VLAN Spanning Tree Plus)は、STPの拡張版で、シスコ独自のプロトコルです。VLANごとに異なるSTPのインスタンスを生成し、ロードバランシングを行うことができます。

PVST+を有効化するには、以下のコマンドを実行します。

Switch(config)#spanning-tree mode pvst

Rapid PVST+

Rapid PVST+ は、RSTPをVLAN単位で動作させ、高速なコンバージェンスを実現します。

Rapid PVST+を有効化するには、以下のコマンドを実行します。

Switch(config)#spanning-tree mode rapid-pvst

MSTP

 MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol)は、RSTPの拡張プロトコルで、高速なコンバージェンスを実現します。ロードバランシングは、MST(IEEE802.1s)を使用して、CPUの負荷を減少させます。

CCNPの試験範囲で、Packet Tracer では、設定することはできません。