スパニングツリープロトコル(STP)

【図解】Cisco STP (PVSTP+) の UplinkFast 機能と設定

UplinkFast 機能の理解のための前提知識

STP はルートブリッジを最上流とし、下位スイッチに対して BPDU を送信します。

BPDU を送信するポートは下位スイッチに繋がるので "DownLink (ダウンリンク)"、BPDU を受信するポートは上位スイッチに繋がるので "UpLink (アップリンク)" と呼びます。

UpLink のうち、ルートブリッジに一番近い 1 ポートは "Root Port : ルートポート" として開放し、その他のポートは Block Port : ブロックポート (RSTP で言う "Alternate Port : 代替ポート") になります。

DonwLink は基本的に全て "Designated Port : 指定ポート" として開放します。例外的に、自分のスイッチ内でループするときは 1 ポートが Block Port (RSTP で言う "Backup Port : バックアップポート") となります。

このあたりの説明がしっくりこない方は、下記ページをまずは参照下さい。

【暗記いらず】分かりやすいSTP(スパニングツリー)の本質とアルゴリズム
スパニングツリーとは STP とは、Spanning Tree Protoco...

UplinkFast とは

Cisco の UplinkFast 機能は、通常規格の STP の add-on 機能(PVST+のプラス部分)で、アップリンク経路の高速切替を実現できます。

STP による経路冗長の基本は、Uplink を複数ポート作ることであり、そのうち 1 ポートが Root Port、他のポートが Block Port (RSTP で言う Alternate Port) となります。

例えば下図のように SW#3 の Root Port で直接障害 (リンクダウン) が起きたとき、UplinkFast が無効の場合は 2 番目に優位だった Alternate Port にて Listen ⇒ Learn の 30 秒の状態遷移の後に Root Port に昇格します。一方、UplinkFast を有効にしているスイッチにおいては、STP の収束を待たず、直ちに Root Port に昇格します。

この uplinkfast は、あくまで直接障害 (uplinkfast が機能するスイッチの Root Port がリンクダウンを検知) のときのみに有効です。間接障害においては Backbone Fast が効果的です。(それよりも RSTP が効果的です。)

Uplink Fast の MAC アドレステーブル更新

UplinkFast が無効の場合は MAC アドレステーブルの保持時間を短くしますが、UplinkFast の場合は MAC アドレステーブルの更新をもっと高速にする必要があり、ダミーパケット (宛先 MAC = 01:00:0c:cd:cd:cd, 送信元 MAC = [DownLink の MAC アドレステーブルにある MAC アドレス] ) を送信して、対向スイッチの MAC アドレステーブルの更新を促します。これにより、例えば上図の SW#2 において、PC#1 への通信経路が速やかに切り替わります。

なお、あまり意識されませんが、UplinkFast を設定すると、Bridge Priority は 49,152 に変更されます。(デフォルトは 32,768)

UplinkFast の設定

UplinkFast はインタフェース単位ではなく、Global 設定によりスイッチ全体で有効化します。

SW1(config)# spanning-tree uplinkfast

設定状態は以下コマンドで確認できます。

SW1# show spanning-tree uplinkfast

その他、MAC アドレステーブル更新のためのダミーパケットレートを変更できます (デフォルト 150 packet/second)。

SW1(config)# spanning-tree uplinkfast max-update-rate 150

0 を入力すると更新しなくなりますので MAC アドレステーブルが自然に更新されるのを待つことになります。

なお、RSTP にはネゴシエーション機能があるため uplinkfast 機能は不要であり、ネゴシエーション機能により、uplinkfast よりスマートの高速切り替えが可能です。

Uplink Fast と Backbone Fast と RSTP の比較

UplinkFastBackboneFastRSTP
短縮できる障害直接障害間接障害直接と間接の両方
対応方法代替ポートの
Listen/Learn
状態を飛ばす
RLQにて現在の
RootBridge を
確認する
ネゴシエーション
短縮時間30秒⇒1秒50秒⇒30秒30秒or50秒⇒1,2秒

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