シスコ トレーニング 200-125 CCNA v3.0。 37 日目 STP: ルート ブリッジの選択、PortFast および BPDU ガード機能。 パート2

STP が収束状態にあると仮定します。 ケーブルを使用してスイッチ H をルート スイッチ A に直接接続するとどうなりますか? ルート ブリッジは、新しく有効になったポートがあることを「認識」し、そのポートを介して BPDU を送信します。

コスト 0 でこのフレームを受信したスイッチ H は、ルート ポートのコストが 19 であるにもかかわらず、新しいポートを経由するルートのコストを 19 + 76 = 50 と決定します。その後、スイッチ H のポートはは、以前は無効状態でしたが、すべての移行段階を経て、50 秒後にのみ送信モードに切り替わります。 他のデバイスがこのスイッチに接続されている場合、それらはすべてルート スイッチおよびネットワーク全体との接続を XNUMX 秒間失います。

スイッチ G も同様に、スイッチ H からコスト通知 19 の BPDU フレームを受信します。スイッチ G は、割り当てられていたポートのコストを 19+19= 38 に変更し、新しいルート ポートとして再割り当てします。ポートは 57 で、38 より大きくなります。同時に、50 秒間続くポート リダイレクトのすべての段階が再び始まり、最終的にネットワーク全体が崩壊します。

次に、RSTP を使用した場合に同様の状況で何が起こるかを見てみましょう。 ルート スイッチは、同じ方法で接続されている H スイッチに BPDU を送信しますが、その直後にポートがブロックされます。 このフレームを受信すると、スイッチ H はこのルートのコストがルート ポートよりも低いと判断し、ただちにブロックします。 その後、H は、新しいポートを開くリクエストを含むプロポーザルをルート スイッチに送信します。これは、そのコストが既存のルート ポートのコストよりも低いためです。 ルート スイッチが要求に同意すると、ポートのブロックを解除してスイッチ H に同意を送信します。その後、スイッチ H は新しいポートをルート ポートにします。

同時に、提案/合意メカニズムのおかげで、ルート ポートの再割り当てはほぼ瞬時に行われ、スイッチ H に接続されているすべてのデバイスはネットワークとの接続を失うことはありません。
新しいルート ポートを割り当てることにより、スイッチ H は古いルート ポートを代替ポートに変えます。 スイッチ G でも同じことが起こります。スイッチ H と提案/合意メッセージを交換し、新しいルート ポートを割り当て、他のポートをブロックします。 その後、スイッチ F を使用して次のネットワーク セグメントでプロセスが続行されます。

コストを分析したスイッチ F は、下位ポートを経由するルート スイッチへのルートのコストが 57 であるのに対し、上位ポートを経由する既存のルートのコストは 38 であることがわかり、すべてをそのままにします。 これを知ると、スイッチ G は F に面したポートをブロックし、新しい GHA ルートに沿ってルート スイッチにトラフィックを転送します。

スイッチ F は、スイッチ G から提案/合意を受信するまで、ループを防ぐために下部ポートをブロックしたままにします。 したがって、RSTP はネットワーク上で STP が引き起こす問題を引き起こさない非常に高速なプロトコルであることがわかります。
それではコマンドに移りましょう。 グローバル スイッチ コンフィギュレーション モードを開始し、spanning-tree mode コマンドを使用して PVST または RPVST モードを選択する必要があります。 。 次に、特定の VLAN の優先順位を変更する方法を決定する必要があります。 これを行うには、spanning-tree vlan <VLAN number> priority <value> コマンドを使用します。 最後のビデオチュートリアルから、優先順位は 4096 の倍数であり、デフォルトではこの数値は 32768 に VLAN 番号を加えたものであることを覚えておいてください。 VLAN1 を選択した場合、デフォルトの優先順位は 32768+1= 32769 になります。

ネットワークの優先順位を変更する必要があるのはなぜですか? BID は優先順位の数値と MAC アドレスで構成されていることがわかっています。 デバイスの MAC アドレスは変更できず、固定値であるため、優先値のみ変更できます。

すべての Cisco デバイスが循環パターンで接続されている大規模なネットワークがあると仮定します。 この場合、PVST はデフォルトでアクティブになるため、システムはルート スイッチを選択します。 すべてのデバイスの優先順位が同じ場合は、最も古い MAC アドレスを持つスイッチが優先されます。 ただし、これは 10 ～ 12 年前のレガシー スイッチであり、そのような大規模なネットワークを「リード」する能力やパフォーマンスさえ持たない可能性があります。
同時に、ネットワーク内に数千ドルの最新スイッチが存在する可能性がありますが、MAC アドレスの値が高いため、数百ドルの古いスイッチに「サブミット」する必要があります。 古いスイッチがルート スイッチになる場合、これは重大なネットワーク設計エラーを示します。

したがって、新しいスイッチの設定に移動して、最小優先順位値 (たとえば、0) を割り当てる必要があります。VLAN1 を使用する場合、合計優先順位値は 0 + 1 = 1 となり、他のすべてのデバイスは常にそれを VLANXNUMX と見なします。ルートスイッチ。

さて、そのような状況を想像してみてください。 ルート スイッチが何らかの理由で使用できなくなった場合、新しいルート スイッチを、優先度の低いスイッチではなく、より優れたネットワーク機能を備えた特定のスイッチにすることができます。 この場合、ルート ブリッジ設定では、プライマリ ルート スイッチとセカンダリ ルート スイッチを割り当てるコマンド、spanning-tree vlan <VLAN ネットワーク番号> root <プライマリ/セカンダリ> を使用します。 プライマリ スイッチの優先順位の値は 32768 - 4096 - 4096 = 24576 になります。セカンダリ スイッチの場合、プライオリティ値は 32768 - 4096 = 28672 の式で計算されます。

これらの番号を手動で入力する必要はありません。システムが自動的に入力します。 したがって、デフォルトで他のすべてのスイッチの優先順位が少なくとも 24576 であるにもかかわらず、優先順位 28672 のスイッチがルート スイッチになり、それが使用できない場合は優先順位 32768 のスイッチになります。システムにルート スイッチを自動的に割り当てるようにしたい。

STP プロトコル設定を表示する場合は、show spaning-tree summary コマンドを使用する必要があります。 それでは、Packet Tracer を使用して、今日取り上げたすべてのトピックを見てみましょう。 私は 4 2690 スイッチ ネットワーク トポロジを使用していますが、すべての Cisco スイッチ モデルが STP をサポートしているため、問題ありません。 それらは互いにつながり、ネットワークが悪循環を形成します。

デフォルトでは、Cisco デバイスは PSTV+ モードで動作します。つまり、各ポートが収束するまでに 20 秒以内しかかかりません。 シミュレーション パネルでは、トラフィックの送信を描写し、作成されたネットワークのパラメーターを表示できます。

STP BPDU フレームが何であるかがわかります。 バージョン 0 が表示される場合は、RSTP にバージョン 2 が使用されているため、STP が存在します。また、ルート スイッチの優先順位と MAC アドレスで構成されるルート ID 値と、それに等しいブリッジ ID 値も表示されます。

SW0 のルート スイッチへのルートのコストが 0 であるため、これらの値は等しくなります。したがって、SW0 はルート スイッチ自体になります。 したがって、スイッチをオンにすると、STP の使用により、ルート ブリッジが自動的に選択され、ネットワークが動作し始めました。 ループを防ぐために、スイッチ SW2 の上部ポート Fa2/XNUMX が Blocking 状態に設定されていることがわかりますが、マーカーのオレンジ色が何を示しているかがわかります。

SW0 スイッチ設定コンソールに移動し、いくつかのコマンドを使用してみましょう。 1 つ目は show spaning-tree コマンドです。このコマンドを入力すると、VLANXNUMX の PSTV + モードに関する情報が画面に表示されます。 複数の VLAN を使用する場合、使用される XNUMX 番目以降のネットワークに関する情報の別のブロックがウィンドウの下部に表示されます。

STP プロトコルが IEEE 標準で利用可能であることがわかります。つまり、PVSTP+ を使用します。 技術的には、これは .1d 標準ではありません。 また、ルート ID 情報 (優先度 32769、ルート デバイスの MAC アドレス、コスト 19 など) も表示されます。 これに、優先値 32768 +1 をデコードするブリッジ ID 情報が続き、さらに別の MAC アドレスが続きます。 ご覧のとおり、私は間違っていました。SW0 スイッチはルート スイッチではありません。ルート スイッチには、ルート ID パラメータで指定された別の MAC アドレスがあります。 これは、ネットワーク上の一部のスイッチがルートの役割を果たす十分な理由があるという情報を含む BPDU フレームを SW0 が受信したためだと思います。 ではこれについて考えていきます。

(翻訳者注: ルート ID はルート スイッチの識別子であり、STP プロトコルの下で動作する同じ VLAN のすべてのデバイスで同じです。ブリッジ ID はルート ブリッジの一部としてのローカル スイッチの識別子であり、場合によっては異なる場合があります)異なるスイッチと異なる VLAN)。

SW0 がルート スイッチではないことを示すもう 2 つの状況は、ルート スイッチにルート ポートがないことです。この場合、ルート ポートと指定ポートの両方がフォワーディング ステートにあります。 接続タイプ p0p、つまりポイントツーポイントも表示されます。 これは、ポート fa1/0 および fa2/XNUMX が隣接するスイッチに直接接続されていることを意味します。
一部のポートがハブに接続されている場合、接続タイプは共有として指定されます。これについては後で説明します。 show spaning-tree summary コマンドを入力して概要情報を表示すると、このスイッチが PVSTP モードであることがわかり、その後に使用できないポート機能のリストが表示されます。

以下は、VLAN1 にサービスを提供するポートのステータスと数を示しています。ブロッキング 0、リスニング 0、ラーニング 0、STP モードではフォワーディング ステートのポートが 2 つあります。
スイッチ SW2 に進む前に、スイッチ SW1 の設定を見てみましょう。 これを行うには、同じ show spaning-tree コマンドを使用します。

ネットワーク上のすべてのデバイスは、STP による選択を信頼するため、統合時にルート ブリッジ デバイスの同じアドレスを受け取るため、スイッチ SW1 のルート ID の MAC アドレスが SW0 の MAC アドレスと同じであることがわかります。プロトコル。 ご覧のとおり、ルート ID とブリッジ ID のアドレスが同じであるため、SW1 はルート スイッチです。 さらに、「このスイッチは root です」というメッセージが表示されます。

ルート スイッチのもう XNUMX つの兆候は、ルート ポートがなく、両方のポートが指定として指定されていることです。 すべてのポートが指定として表示され、転送状態にある場合は、ルート スイッチが存在します。

スイッチ SW3 にも同様の情報が含まれていますが、ポートの 2 つがブロッキング状態になっているため、現在 SWXNUMX に切り替えています。 show spaning-tree コマンドを使用すると、ルート ID 情報とプライオリティ値が残りのスイッチと同じであることがわかります。
さらに、ポートの 802.1 つが代替であることが示されています。 混同しないでください。0d 標準ではこれをブロッキング ポートと呼び、PVSTP ではブロックされたポートは常に代替と呼ばれます。 したがって、この代替 Fa2/0 ポートはブロック状態にあり、Fa1/XNUMX ポートはルート ポートとして機能します。

ブロックされたポートはスイッチ SW0 とスイッチ SW2 の間のネットワーク セグメントにあるため、ループは形成されません。 ご覧のとおり、スイッチには他のデバイスが接続されていないため、スイッチは p2p 接続を使用します。

STP プロトコルを介して収束するネットワークがあります。 次に、ケーブルを使用してスイッチ SW2 をホース スイッチ SW1 に直接接続します。 その後、すべての SW2 ポートがオレンジ色のマーカーで示されます。

show spaning-tree summary コマンドを使用すると、最初は 0 つのポートがリスニング ステートにあり、次にラーニング ステートになり、数秒後にフォワーディング ステートになり、マーカーの色が に変わることがわかります。緑。 ここで show spaning-tree コマンドを発行すると、ルート ポートであった Fa1/XNUMX がブロッキング ステートになり、代替ポートとして知られるようになったことがわかります。

ルート スイッチ ケーブルが接続されている Fa0/3 ポートはルート ポートになり、Fa0/2 ポートは指定された指定ポートになりました。 現在進行中の収束プロセスをもう一度見てみましょう。 SW2-SW1 ケーブルを取り外し、前のトポロジに戻します。 SW2 ポートが最初にブロックされ、再びオレンジ色に変わり、その後、Listening 状態と Learning 状態を順に経て、最終的に Forwarding 状態になることがわかります。 この場合、0 つのポートが緑色に変わり、SWXNUMX スイッチに接続されている XNUMX 番目のポートはオレンジのままになります。 STP 作業のコストなど、収束プロセスには非常に長い時間がかかりました。

次に、RSTP がどのように機能するかを見てみましょう。 SW2 スイッチから始めて、その設定で spaning-tree mode Rapid-pvst コマンドを入力してみましょう。 このコマンドには、pvst と Rapid-pvst の XNUMX つのパラメータ オプションしかありません。私は XNUMX 番目のオプションを使用します。 コマンドを入力すると、スイッチは RPVST モードに切り替わります。これは show spaning-tree コマンドで確認できます。

最初に、RSTP プロトコルが動作していることを示すメッセージが表示されます。 他はすべて変更されませんでした。 次に、他のすべてのデバイスに対して同じことを行う必要があります。これで RSTP セットアップが完了します。 STP の場合と同様に、このプロトコルがどのように機能するかを見てみましょう。

再びスイッチ SW2 をルート スイッチ SW1 に直接ケーブル接続します。収束がどの程度早く起こるかを見てみましょう。 show spaning-tree summary コマンドを入力すると、1 つのスイッチ ポートがブロッキング ステートにあり、XNUMX つはフォワーディング ステートにあることがわかります。

コンバージェンスがほぼ瞬時に行われたことがわかり、RSTP が STP よりもどれほど高速であるかがわかります。 次に、spanning-tree portfast default コマンドを使用します。これにより、スイッチ上のすべてのポートがデフォルトで portfast モードになります。 これは、ほとんどのスイッチ ポートがホストに直接接続されているエッジ ポートである場合に関係します。 非エッジ ポートがある場合は、それをスパニング ツリー モードに設定し直します。

VLAN との連携を設定するには、spanning-tree vlan <number> コマンドに priority パラメータ（スパニング ツリーのスイッチ プライオリティを設定）または root（スイッチをルートとして設定）を指定して使用できます。 spaning-tree vlan 1 priority コマンドを使用して、4096 ～ 0 の範囲で 61440 の倍数を優先度として指定することで、任意の VLAN の優先度を手動で変更できます。

プライマリ オプションまたはセカンダリ オプションを指定して、spanning-tree vlan 1 root コマンドを発行して、特定のネットワークのプライマリ ルート ポートまたはバックアップ ルート ポートを設定できます。 スパニングツリー VLAN 1 ルート プライマリを使用する場合、このポートは VLAN1 のプライマリ ルート ポートになります。

show spaning-tree コマンドを入力すると、このスイッチ SW2 の優先順位が 24577 で、ルート ID とブリッジ ID の MAC アドレスが同じであることがわかります。これは、スイッチ SWXNUMX がルート スイッチになったことを意味します。

収束と役割の切り替えがいかに速く起こったかがわかります。 次に、no spaning-tree vlan 1 root Primary コマンドを使用してメイン スイッチ モードをキャンセルします。その後、プライオリティは以前の値 32769 に戻り、ルート スイッチの役割は再び SW1 になります。

PortFast がどのように機能するかを見てみましょう。 コマンド int f0 / 1 を入力し、このポートの設定に移動して、spanning-tree コマンドを使用します。その後、システムはパラメータ値の入力を求めるプロンプトを表示します。

次に、spanning-tree portfast コマンドを使用します。このコマンドは、オプション disable（このポートの portfast を無効にする）またはtrunk（トランク モードでも、このポートの portfast を有効にする）を指定して入力できます。

「spanning-tree portfast」と入力すると、この機能は単にこのポートでオンになります。 BPDU ガード機能を有効にするには、spanning-tree bpduguard enable コマンドを使用する必要があります。この機能を無効にするには、spanning-tree bpduguard disable コマンドを使用します。

早速、もう一つお伝えします。 VLAN1 で SW2 方向のスイッチ SW3 のインターフェイスがブロックされている場合、別の VLAN (たとえば VLAN2) の他の設定を使用すると、同じインターフェイスがルート ポートになる可能性があります。 したがって、システムはトラフィック負荷分散メカニズムを実装できます。ある場合にはこのネットワーク セグメントが使用されず、別の場合には使用されます。

ハブを接続するときに共有インターフェイスがある場合に何が起こるかを示します。 図にハブを追加し、2 本のケーブルで SWXNUMX スイッチに接続します。

show spaning-tree コマンドを実行すると、次の図が表示されます。

Fa0/5 (スイッチの左下のポート) がバックアップ ポートになり、ポート Fa0/4 (スイッチの右下のポート) が割り当てられた指定ポートになります。 両方のポートのタイプは共通、または共有です。 これは、ハブ/スイッチ インターフェイス セグメントが共有ネットワークであることを意味します。

RSTP の使用のおかげで、代替ポートとバックアップ ポートに分離されました。 spaning-tree mode pvst コマンドを使用して SW2 スイッチを pvst モードに切り替えると、バックアップ ポートと代替ポートの間に違いがないため、Fa0/5 インターフェイスが再び代替状態に切り替わったことがわかります。

非常に長いレッスンでしたので、理解できないところがあれば、もう一度復習することをお勧めします。

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出所： habr.com