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RSTP -ラピッドスパニングツリー-

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RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)

さてさて、今までSTP(IEEE802.1d)については解説をしてきました。 IEEE802.1dはループフリーな冗長構成を簡単に構成できるため大変便利なのですが、残念ながら1つ大きなデメリットがありました。

それは、

STPではどんなにがんばっても最大で50秒の通信断が発生してしまう

ということです。

アプリケーションによっては、その数十秒の通信断が命取りとなる場合もあり、 ミッションクリティカルな環境では決して使いやすいとはいえないのが現状でした。
特に音声やビデオといった遅延に影響されやすいトラフィックには不向きですね。

そこで現状のSTPの弱点を克服するべく開発されたプロトコルがRSTP (ラピッドスパニングツリープロトコル)です。

RSTPを使用すればスパニングツリーの再計算はなんと1秒程度となり、瞬断レ ベルでの切替が可能になります。
また、RSTPはIEEE802.1wとして標準化されていて、STP(IEEE802.1d)とは互換性があります。 そのためSTPとの混在環境でも問題なく動作するというのも特徴の1つです。

それではRSTPの動作について解説していきましょう。

RSTPのポートの役割

STPを思い出して下さい。 STPにはルートブリッジを中心に各ポートの役割が以下のように決まっていましたね。

  1.指定ポート(Designated Port):LANからルートブリッジへの経路が、コストが最小となるポート。
  2.ルートポート(Root Port):スイッチからルートブリッジへの経路が、コストが最小となるポート。
  3.ディセーブル ポート(Disabled port)
  4.ブロッキングポート(Blocking Port)

RSTPにも同様に各ポートに役割を持たせます。
まず上記1~3のポートの役割については、RSTPでもまったく同じように使われます。
4番目のブロッキングポートがRSTPでは代替ポートバックアップポートという2つの役割に分けています。

 4.代替ポート(Alternate port):その名の通り代替パスを提供するポートです。 ルートポートの次にコストが小さいポートで、ルートブリッジへの代替パスのポートになります。
  5.バックアップポート(Backup port):指定ポートが指定している経路の代替パスのポートです。バックアップポートに条件は、1つのスイッチで同一セグメントに対して2つ以上の接続を持つ場合に、その代替えパスとして提供されます。

この新たに登場した2つの役割を担うポート(代替ポート、バックアップ ポート)は、通常Blocking状態となります。

 

RSTPのポート状態

続いてポート状態ですが、これもSTPでは、BLOCKING、LISTENING、LEARNING、FORWARDINGという4つのポート状態がありました。
でもですね実際の動きを見ると例えば、BLOCKINGとLISTENINGで何が違うのかっていうと、どちらもデータの送受信はいっさい出来ないんですね。
唯一の違いはBPDUの送信が出来るかどうかの違いだけなんですね。

こういった無駄を省く意味でもRSTPでは、BLOCKING、LISTENINGそしてDISABLEDの状態をまとめて、DISCARDING状態としています。

 

各ポートの状態を見てみよう

それでは、以下の構成を例にそれぞれのポート状態を見ていきましょう。

まず指定ポート(Designated Port)ですが、これはSTPと全く同じです。 指定ポートは“各セグメントからルートブリッジへ最も近いポート”が指定ポートになりますので、

となります。

続いてルートポート(Root Port)ですが、こちらもSTPと同じですので、各スイッチからルートブリッジに一番近いポート(直接接続されているポート)がルートポート(Root Port)になります。

SWDでのルートポートの選出ですが、これもSTPと同様に帯域幅によって選択されます。 仮にSW-A~SW-B間の帯域幅が100MbpsでSW-A~SW-C間の帯域幅が10Mbpsだった場合、帯域幅の大きいSW-A~SW-B間を通過する経路が選択されます。 よってSW-DのSW-B向けポートがルートポートとなります。

さて、ここまではSTPの動作と同様ですね。
STPであれば残りのポート(今回の例ですとSWDのSWC向けポート)がブロッキングとなります。
ただし、RSTPではSTPで言うところのブロッキングポートを、代替ポート(Alternate port)とバックアップ ポート(Backup port)の2つに分けていますので、代替ポートかバックアップ ポートのどちらかになるわけです。

今回の構成ではどうなるでしょうか? もう一度2つのポートの役割を見てみよう。

代替ポート(Alternate port):その名の通りルートポートの次にコストが小さいポートで、ルートブリッジへの代替パスのポート

今回の構成がズバリ当てはまりますね。 よって残りのポートは代替ポートとなりブロッキング状態となります。

それではバックアップ ポートはどんな時になるのでしょうか?

バックアップ ポート(Backup port):指定ポートが指定している経路の代替パスのポートです。バックアップポートに条件は、1つのスイッチで同一セグメントに対して2つ以上の接続を持つ場合に、その代替えパスとして提供されます。

つまりこんな構成の時に使われます。

このように1つのスイッチで同一セグメントに対して2つ以上の接続をもつ場合、指定ポートとして選ばれなかったポートがバックアップポートになります。

以上がRSTPのポートの役割とポート状態になります。
次回はRSTPのコンバージェンスについて書いていきます。

 

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