Spanning-Tree Protocol Optional Features

  1. PortFast
    1. NOTE
  2. UplinkFast
    1. NOTE
  3. BackboneFast
    1. NOTE
  4. BPDU Guard
    1. NOTE
  5. BPDU Filter
    1. NOTE
      1. IFレベル
      2. グローバルレベル
  6. Loop Guard
    1. NOTE
  7. Root Guard
    1. NOTE
    2. DIAGRAM
    3. VERIFICATION
  8. REFERENCE

PortFast

NOTE

  • グローバル設定でspanning-tree portfast default にするとアクセスポートで有効
  • トランクポートはIFレベルコマンドでしか指定できない
  • 推奨はIFレベル設定
  • そのポート上でどのVLANがPortfastが有効化を調べるには show spanning-tree int XXXX portfast
SW1(config)#int fa0/19
SW1(config-if)#spanning-tree portfast trunk

SW1#show spanning-tree int fa0/19 portfast
VLAN0001         enabled
VLAN0002         enabled

SW1#show spanning-tree vlan 2 int fa0/19 detail
 Port 19 (FastEthernet0/19) of VLAN0002 is forwarding
   Port path cost 19, Port priority 128, Port Identifier 128.19.
   Designated root has priority 0, address 0019.aa6c.7bb3
   Designated bridge has priority 4098, address 0009.e8c2.7000
   Designated port id is 128.19, designated path cost 19
   Timers: message age 0, forward delay 0, hold 0
   Number of transitions to forwarding state: 1
   The port is in the portfast mode by portfast trunk configuration
   Link type is point-to-point by default
   BPDU: sent 2322, received 2

 

ポートタイプの指定はポートの接続先デバイスによって異なる。

  • edge
    レイヤ 2 ホストに接続し、アクセスポートまたはトランクポートに設定できる。
  • network
    ネットワークポートはレイヤ 2 スイッチまたはブリッジだけに接続する。
  • normal　（デフォルト）
    normalポートはエッジでもネットワークでもない、通常のスパニングツリーポート。
    これらのポートはどのデバイスにも接続できる。
Switch(config)#spanning-tree portfast ?
  edge     Spanning tree portfast edge options
  network  Spanning tree portfast network options
  normal   Spanning tree portfast normal options

Switch(config)#spanning-tree portfast normal ?
  default  Enable normal behavior by default on all ports

Switch(config)#spanning-tree portfast network ?
  default  Enable portfast network by default on all ports

Switch(config)#spanning-tree portfast edge ?
  bpdufilter  Enable portfast edge bpdu filter on this switch
  bpduguard   Enable portfast edge bpdu guard on this switch
  default     Enable portfast edge by default on all access ports

Switch(config-if)#spanning-tree portfast ?
  disable  Disable portfast for this interface
  edge     Enable portfast edge on the interface
  network  Enable portfast network on the interface

 

UplinkFast

NOTE

Switch(config)#spanning-tree uplinkfast ?
  max-update-rate  Rate at which station address updates are sent
  <cr>
  • 設定はルートブリッジ以外に入れる(SW2,SW3,SW4に入れる)
  • 確実性を増すために自動でSTPパラメータが非優先な内容に変更される。プライオリティ49152に変更、ポートコスト3000を追加。
  • 設定はどのSWでも入れられるが、回線断時にUplinkfast が機能するのはNDPのあるSWだけ。
  • これを入れたSWにRoot Guard を設定してはいけない。
  • SW3のfa0/3を抜くと、ほぼ即座にSW4で切り替わるが、SW1のfa0/0を抜いてもSW2は通常の変遷を経て切り替わる。

 

 

  • MACアドレステーブルが不一致になったままなのでダミーのマルチキャストパケットを送信してテーブルを書き換えさせる。
  • この時に1秒あたり何個のパケットを送るかを指定できる（spanning-tree uplinkfast max-update-rate）
Switch(config)#spanning-tree uplinkfast max-update-rate ?
  <0-32000>  Maximum number of update packets per second
  • STPはBPDUをRBが生成する。
    ⇒　RB以外のSWは必ず一つのRPを持つ。
    ⇒　RB以外のSWはBPDUを受信するのはRPかNDPになるはず。
    ⇒　RBに向かうのはRPとNDPのどちらかしかないはずなので、RP側リンクがダウンしたのであればNDPにいきなり切り替えてもループは起きないはず（Listen、Learnを省略）

 

BackboneFast

NOTE

  • ルートブリッジ、非ルートブリッジ全てのSWで設定が必要
Switch(config)#spanning-tree backbonefast ? 
  <cr>

 

 

 

  1. SW1とSW2間の間接リンクに障害が発生
  2. 検知したSW2は自分をルートとしたBPDUをSW3に送る
  3. SW3は本来のSW1のBPDUよりも下位のBPDUをSW2から受信することで異常の発生を理解
  4. SW3はSW1にRoot Link Queryを送り、RB（ルートブリッジ）の正常性を確認する
  5. SW1（RB）はRLQ ACKを返す
  6. SW3はSW2経由のSW1のBPDU MAX Age待たずに切り替えを実行する（Listeningになる）
  7. SW3のfa0/1はNDPからDPになる

 

BPDU Guard

NOTE

Switch(config)#spanning-tree portfast bpduguard default

Switch(config-if)#spanning-tree bpduguard enable
  • 受信したらErrDisabledになり、ポート無効
  • 一定時間後に解除
Switch(config)#errdisable recovery cause bpduguard
Switch(config)#errdisable recovery interval 120
  • BPDUガードとBPDUフィルタを同時に使用すると、BPDUフィルタが優先される
  • 機能有無の確認
Switch#show spanning-tree summary
Switch is in pvst mode
Root bridge for: none
Extended system ID           is enabled
Portfast Default             is enabled
PortFast BPDU Guard Default  is enabled
Portfast BPDU Filter Default is disabled
Loopguard Default            is disabled
EtherChannel misconfig guard is enabled
UplinkFast                   is disabled
BackboneFast                 is disabled
Configured Pathcost method used is short

Name                   Blocking Listening Learning Forwarding STP Active
---------------------- -------- --------- -------- ---------- ----------
Total                        0         0        0          0          0
Switch#
  • ポートタイプを選択する場合はedgeのみ
Switch(config-if)#spanning-tree bpduguard ?
  disable  Disable BPDU guard for this interface
  enable   Enable BPDU guard for this interface

Switch(config)#spanning-tree portfast edge ?
  bpdufilter  Enable portfast edge bpdu filter on this switch
  bpduguard   Enable portfast edge bpdu guard on this switch
  default     Enable portfast edge by default on all access ports

Switch(config)#spanning-tree portfast edge bpduguard ?
  default  Enable bpdu guard by default on all portfast edge ports

Switch(config)#spanning-tree portfast network ?
  default  Enable portfast network by default on all ports

Switch(config)#spanning-tree portfast normal ?
  default  Enable normal behavior by default on all ports

 

BPDU Filter

NOTE

IFレベル

  • BPDUを送信しない
  • BPDUを受信したら破棄する
  • ループの可能性があるので推奨しない
Switch(config-if)#spanning-tree bpdufilter enable

グローバルレベル

  • IFのUp直後にBPDUを1つ、その後、Hello毎(2秒)にMaxAge時間の間(20秒)。つまり10個、合計11個のBPDUを送信する。
  • その間にBPDUを受信したら通常の変遷を経てSTPポートになる。受信しなければそのままBPDUを送信しないポートになる。
Switch(config)#spanning-tree portfast bpdufilter default
  • ポートタイプを選択する場合はedgeのみ
Switch(config)#spanning-tree portfast edge bpdufilter ?
  default  Enable bdpu filter by default on all portfast edge ports

Switch(config)#spanning-tree portfast edge bpdufilter default ?

Switch(config)#spanning-tree portfast network ?
  default  Enable portfast network by default on all ports

Switch(config)#spanning-tree portfast normal ?
  default  Enable normal behavior by default on all ports

 

Loop Guard

NOTE

  • グローバルでの設定を推奨
  • BPDUを受信できないことによる切り替わりがループを作ってしまうことを回避する(主に設定ミス)
  • 本来BPDUを受信すべきポートはRPとNDP。BPDUをMaxAge受信できないと、障害が起きたと判断して切り替わりに移るがLoop Guard を入れておくと、loop inconsistent になるだけで切り替わりは起きない
Switch(config)#spanning-tree loopguard ?
  default  Enable loopguard by default on all ports

Switch(config)#spanning-tree loopguard default ?
  <cr>

Switch(config)#interface gigabitEthernet 0/0
Switch(config-if)#spanning-tree guard ?
  loop  Set guard mode to loop guard on interface
  none  Set guard mode to none
  root  Set guard mode to root guard on interface

Switch(config-if)#spanning-tree guard loop ?
  <cr>
  • 本当の障害によりBPDUを受信できない場合もあるのでは？SW1-SW2の時に困るのでは？
    ⇒　SW3からすると、SW1-SW3、SW2-SW3の障害は検知できる。SW1-SW2の障害はSW1が検知でき、トポロジが変わったことをSW3に通知できる

 

 

 

Root Guard

NOTE

Switch(config-if)#spanning-tree guard root
  • UplinkFastを入れたSWに設定してはいけない
  • DPがRPになるような計算が起きると、root inconsistant

DIAGRAM

SW1 Priority 0
SW2 Priority 4096

                         [SW2] RootBridge
                        /  |
                       /   |
                      /    |
           (Fa1/0/2) /     | (Fa1/0/1)
                    /      |
                   /       |
                  /        |
   【SW1】-----[SW4]------[SW3]
     (Fa1/0/24)   (Fa1/0/3)

 

VERIFICATION

  • SW1をイレギュラーな接続と想定
SW4#sh spa v 1

VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    4097
             Address     001a.6dbc.4a00
             Cost        19
             Port        4 (FastEthernet1/0/2)
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     0014.f2a8.4800
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  300 sec

Interface           Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa1/0/2             Root FWD 19        128.4    P2p
Fa1/0/3             Altn BLK 19        128.5    P2p


SW4#
*Mar  1 00:28:34.606: set portid: VLAN0001 Fa1/0/24: new port id 801A
*Mar  1 00:28:34.606: STP: VLAN0001 Fa1/0/24 -> listening
SW4#
*Mar  1 00:28:36.611: %LINK-3-UPDOWN: Interface FastEthernet1/0/24, changed state to up
SW4#
*Mar  1 00:28:38.607: set portid: VLAN0001 Fa1/0/24: new port id 801A
*Mar  1 00:28:38.607: STP: VLAN0001 Fa1/0/24 -> listening
*Mar  1 00:28:39.597: STP: VLAN0001 heard root     1-0009.e8c2.7000 on Fa1/0/24
*Mar  1 00:28:39.597:     supersedes  4097-001a.6dbc.4a00
*Mar  1 00:28:39.597: %SPANTREE-2-ROOTGUARD_BLOCK: Root guard blocking port FastEthernet1/0/24 on VLAN0001.
*Mar  1 00:28:39.597: STP: VLAN0001 Fa1/0/24 -> blocking
SW4#
*Mar  1 00:28:39.614: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet1/0/24, changed state to up
SW4#
*Mar  1 00:28:41.602: STP: VLAN0001 heard root     1-0009.e8c2.7000 on Fa1/0/24
*Mar  1 00:28:41.602:     supersedes  4097-001a.6dbc.4a00
SW4#
*Mar  1 00:28:43.598: STP: VLAN0001 heard root     1-0009.e8c2.7000 on Fa1/0/24
*Mar  1 00:28:43.598:     supersedes  4097-001a.6dbc.4a00
SW4#sh spa v 1

VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    4097
             Address     001a.6dbc.4a00
             Cost        19
             Port        4 (FastEthernet1/0/2)
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     0014.f2a8.4800
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  300 sec

Interface           Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa1/0/2             Root FWD 19        128.4    P2p
Fa1/0/3             Altn BLK 19        128.5    P2p
Fa1/0/24            Desg BKN*19        128.26   P2p *ROOT_Inc


SW4#
*Mar  1 00:28:55.602: STP: VLAN0001 heard root     1-0009.e8c2.7000 on Fa1/0/24
*Mar  1 00:28:55.602:     supersedes  4097-001a.6dbc.4a00
SW4#
*Mar  1 00:29:05.602: STP: VLAN0001 heard root     1-0009.e8c2.7000 on Fa1/0/24
*Mar  1 00:29:05.602:     supersedes  4097-001a.6dbc.4a00
SW4#
*Mar  1 00:29:08.085: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet1/0/24, changed state to down
SW4#
*Mar  1 00:29:09.100: %LINK-3-UPDOWN: Interface FastEthernet1/0/24, changed state to down
SW4#sh spa v 1

VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    4097
             Address     001a.6dbc.4a00
             Cost        19
             Port        4 (FastEthernet1/0/2)
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     0014.f2a8.4800
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  300 sec

Interface           Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa1/0/2             Root FWD 19        128.4    P2p
Fa1/0/3

 

REFERENCE

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