RSTP状態と高速コンバージェンス
RSTPは、STPのブロッキング状態とリスニング状態をまとめて、ディスカーディング状態としています。本項ではRSTPの状態と、短時間で収束する高速コンバージェンスについて説明します。
尚、MSTPはRSTPの状態と同じで、高速コンバージェンスも行います。
状態の説明
RSTPには、ディスカーディング状態とラーニング状態、フォワーディング状態があります。RSTPでは、STPのブロッキング状態とリスニング状態をまとめて、ディスカーディング状態としています。
以下に、各状態の特徴をまとめます。
状態 | 英語表示 | BPDU受信 | BPDU送信 | テーブル | フレーム |
---|---|---|---|---|---|
ディスカーディング | Discarding | ○ | 〇 | × | × |
ラーニング | Learning | ○ | ○ | ○ | × |
フォワーディング | Forwarding | ○ | ○ | ○ | ○ |
テーブル欄は、MACアドレステーブルをエージングするかどうかです。フレーム欄は、フレームを転送するかどうかです。フォワーディング状態になって初めて通常の通信が可能になります。
スイッチ間を直結して状態が安定している時にBPDUを定期送信するのは、役割が指定ポートの時です。その他の役割になると、BPDUの受信だけ行います。直結する事をポイントツーポイントと言います。
この他にも、インターフェースが使えない時にはDisable状態になります。
RSTPはポイントツーポイントで接続すると、途中の状態を遷移せずに高速コンバージェンスが行われます。
高速コンバージェンスの仕組みですが、スイッチが起動されたりスイッチ間が接続されると、互いにBPDUのプロポーザルビットを有効にして指定ポートになる事を通知します。より小さなルートブリッジのブリッジID、又はルートパスコストが小さいプロポーザルを受信したスイッチは、同意した事を伝えるアグリーメントビットを有効にしてBPDUを返信します。
このプロポーザルとアグリーメントの交換が終わると、インターフェースの役割が決定し、ルートポートや指定ポートはすぐにフォワーディング状態になります。
ルートポートになった方のスイッチ(下図のスイッチC)はフォワーディング状態になる直前に、他のインターフェースをディスカーディング状態にし、ループを防ぎます。
ディスカーディング状態になったインターフェースは、他のスイッチとの間でプロポーザルとアグリーメントの交換を行い、対向のスイッチよりルートパスコストが小さい場合はすぐにフォワーディング状態になります。
このように、RSTPではタイマーを待たずに能動的にネゴシエーションするため、高速に収束します。
尚、経路変更があった時はTCビットを有効にしてBPDUを送信するため、MACアドレステーブルもクリアされます。STPと異なるのは、ルートブリッジまでTCNを送信するのではなく、フォワーディング状態に変更するインターフェースが個別にTCビットを有効にして送信する点です。MACアドレステーブルもすぐにクリアします。
障害時の切り替え
代替ポートを持つスイッチで障害を検知すると、代替ポートを即座にルートポートに変更してフォワーディング状態に切り替えます。
スイッチAとスイッチC間で障害が発生すると、スイッチCはどこからもBPDUを受信しなくなります。このため、ルートポートがダウンすると自身がルートブリッジになろうとしてBPDUを送信します。優先度が低いBPDUを受信したスイッチBは、自身の方が優先度が高いブリッジID(スイッチA)を知っている事を示すBPDUを返信し、フォワーディング状態になります。スイッチCはそのBPDUを受信してすぐにルートポートになります
このように、RSTPでは一瞬から数秒で切り替えが完了します。
尚、STPでは2秒間隔でルートブリッジから送信されるBPDUを他のスイッチが転送する事で情報が行き渡ります。このため、最大14秒はBPDUが流れて来ない想定です。その他の条件も加味して最大20秒は状態遷移しません。
RSTPでは、今保持している情報を元に、各スイッチが2秒間隔でBPDUを送信します。つまり、接続先のスイッチは2秒間隔でBPDUを受信出来ます。このため、直接障害を検知出来ない場合でも、6秒間(3回)BPDUを受信出来ないと障害が発生したと認識して状態遷移します。
802.1D互換とエッジポート
STPと接続されたインターフェースでは、最初はRSTPで利用するVersion2のBPDUを送信しますが、暫くするとSTP向けのVersion0で送受信するようになります。又、必要に応じてラーニング状態を経てフォワーディング状態になります。
高速コンバージェンスは出来ませんが、下位互換によりIEEE802.1Dで構成したSTPと同等のタイマーに基づく収束をします。
パソコン等を接続してもタイマーに基づく状態遷移をするため、フォワーディングになるまで暫くかかります。すぐにフォワーディングにするためには、インターフェースをエッジポートに設定します。エッジポートでは、インターフェースがアップするとすぐフォワーディング状態になりますが、他からBPDUを受信した時は通常の状態遷移をします。
又、新たな接続や障害が発生すると、「高速コンバージェンス」で説明したようにループを防ぐため、他のインターフェースを一時的にディスカーディング状態とする事があります。この時、エッジポートではディスカーディング状態に遷移しないため、通信が継続可能です。
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