simplify network Ubiquiti UniFiシリーズ

UniFiスイッチのSTP構成

概要

ここでは、UniFiのネットワークトポロジーに、スパニングツリープロトコル (STP: Spanning Tree Protocol) を適用する方法について説明します。

STPの主な機能は、ネットワーク管理者がブリッジ (スイッチ) ループを防止しながらネットワークパスを操作できるようにすることです。
STPでは、上流のスイッチに障害が発生したり、イーサネットの物理的な障害等でネットワークパスがトラフィックを通過できなくなった場合に、パッシブな冗長リンクを作成することもできます。

UniF Switch (USW) 製品群は、以下2つのSTPをサポートします。

  • IEEE 802.1D : Spanning Tree Protocol (STP)
  • IEEE 802.1W : Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
  • 注意:これら1つのプロトコルは同じ目標を念頭に置いて動作しますが、RSTPははるかに高速な収束時間を持っています。RSTPでは各状態のタイマーがはるかに短いためです。STPは収束に最大1分かかる場合がありますが、RSTPは通常10秒未満で収束します。

ポートの役割と状態

ポートの状態 ポートの役割
802.1D 802.1W 802.1D 802.1W
Blocking Discarding Root Root
Listening Designated Designated
Learning Learning Blocked Alternate
Forwarding Forwarding Backup
STP (802.1D) の状態
  • Disabled (上記テーブルには記載せず)

    ポートが管理上シャットダウンされており、STPトポロジにないことを意味します。

  • Blocking

    この状態は、ポートがSTPの介入なしにスイッチループを引き起こすことを意味します。
    これらのポートを介してユーザートラフィックが流れることはありません。このポートは、現在の指定ポートよりも優先のSTPフレーム (BPDU : Bridge Protocol Data Unit) を受信した場合にブロックが解除される可能性があります。

  • Listening

    この状態は、ポートがBPDUをリッスンして処理することを意味します。この状態では、フレームの転送とMACアドレステーブルの生成は行われません。

  • Forwarding

    この状態は、トポロジが収束し、通常の動作でフレームを送受信していることを意味します。

RSTP (802.1W) の状態
  • Discarding

    この状態は、802.1DのBlockingとListeningの状態を組み合わせたものです。トラフィックは転送しませんが、ポートでBPDUをリッスンします。

  • Learning

    この状態は、ポートが、MACアドレステーブルに送信元MACアドレスを記憶し始めますが、まだフレームを転送しないことを意味します。
    MACアドレステーブルの形成により、不明なユニキャストフレームの転送が制限されます。

  • Forwarding

    この状態は、トポロジが収束し、通常の動作でフレームを送受信していることを意味します。

STP (802.1D) の役割
  • Blocked

    指定ポートまたはルートポートでない場合、ポートはブロックされた役割を持っています。

  • Designated

    ルートブリッジではないダウンリンクスイッチにBPDUを転送できる場合、ポートが指定されます。

  • Root

    最優先のBPDUが受信されたポート。このポートは、STPコストの点でルートブリッジに最も近いものです。

RSTP (802.1W) の役割
  • Backup

    バックアップの役割を持つポートは、それが存在するセグメントからBPDUを受信します。通常、この役割は指定ポートのバックアップとして表示されます。

  • Alternate

    代替の役割を持つポートは、別のスイッチからBPDUを受信しますが、必ずしもルートへの最適なパスではありません。

  • Designated

    ルートブリッジではないダウンリンクスイッチにBPDUを転送できる場合、ポートが指定されます。

  • Root

    最優先のBPDUが受信されたポート。このポートは、STPコストの点でルートブリッジに最も近いものです。

STPの優先順位

STPおよびRSTPブリッジの優先順位は、ブリッジIDに含まれる値で決まります。
ブリッジIDは、ブリッジの優先順位とMACアドレスの組み合わせです。優先順位は、4096以上の値で設定できます。

ブリッジIDの例:

Bridge Priority MAC Address Bridge ID
32768 00:20:40:50:AD:A1 32768.0020.4050.ADA1
24576 00:00:05:D8:DB:BB 24576.0000.05D8.DBBB
4096 02:00:00:00:22:22 4096.0200.0000.2222

ルートブリッジの選択

ルートブリッジの決定は、優先度が最も低いスイッチによって行われます。
すべてのスイッチが32768の優先度を持つトポロジの場合、最小値 (16進数) のMACアドレスがルートブリッジになります。

デフォルトのポートコスト

STPのコストは、スイッチのルートポートからルートブリッジに到達するまでの合計コストによって決まります。
スイッチがポートでBPDUを受信すると、パスコストが増加します。

ネットワーク構成例 (802.1W)

下の図は、アクセススイッチ間に1Gbpsの冗長リンクを備えた基本的な3つのスイッチによるトポロジを示しています。
RSTPを使用した通常の操作では、Access-01とAccess-02の間のリンクはDiscardされます。
MACアドレスがより低いスイッチに応じて、Access-01またはAccess-02のポートがDiscardingの状態、またはAlternateの役割になるかが決まります。

下の図のように、Core-01とAccess-01の間でケーブルが機能しなくなった場合、Access-01はそのルートポートをAccess-01とAccess-02の間のポートに移行します。
これにより、Core-01とAccess-01の間のリンクが復元されるまで、冗長リンクがトラフィックを通過させます。

UniFiコントローラによるSTP/RSTPの設定

UniFi Network Controllerの[設定] > [デバイス]から、優先度を変更するUniFi Switchをクリックして、プロパティを開きます。
[構成 (歯車アイコン)] > [サービス] > [スパニングツリー]でプロトコルを選択し優先度を設定します。

注意:

  • 最も低い優先度を選択することが常に最良の方法であるとは限りません。ある時点で、目的のルートブリッジである別のスイッチが導入される可能性があることに注意してください。優先度が別のスイッチですでに最低になっている場合は、統合するためにより多くの計画が必要になる可能性があります。
  • 特定の値に設定する必要があるスイッチを決定するときは、トポロジを評価します。多くの場合、ゲートウェイからダウンリンクされるスイッチを最も低いSTP優先順位値として設定することをお勧めします。STPルートブリッジからのダウンリンクされたスイッチは、それらのスイッチがセカンダリルートブリッジであることが望ましい場合、デフォルトのSTP優先順位よりも低くなる場合があります。最初のスイッチに障害が発生した場合にそれらをバックアップルートブリッジとして使用したい場合は、1間隔だけ高く設定します。
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