【STP⑥】RSTPとは　切り替わり時間の高速化について

この記事ではRSTPの仕組みや状態遷移について勉強します。前回の記事で解説したSTPは基本ではありますが、実環境で積極的に使われている訳ではありません。前述の通り切り替わりに時間がかかるので実際にはRSTPというプロトコルが利用されます。前回の記事とあわせて読むことでSTPとRSTPの違いを理解する事ができます。

前回の記事はこちら。

RSTPの状態遷移

STPの問題点　→　切り替わりに時間がかかる

前述の通りSTPは仕組み上切り替わりに時間がかかります。構成や障害ポイントによりますが30秒～50秒かかります。これはネットワークの規模に関わらず同じで、例えばエッジスイッチが1台でも20台でも同じです。（感覚的には違和感あるかもしれませんが、そういうモノです。）

しかし、言うてもL2スイッチの障害です。それでこれだけの時間切れてしまうのは困ってしまいますね。実際の所、障害でしっかりダウンしてくれれば良いのですが、定期的にリンクアップダウンを繰り返すと言った中途半端な壊れ方をするケースもあるので、その度に30秒以上の通信断が発生するのは頂けないですね。

そこでより高速に切り替わるプロトコルが開発されました。それがRSTP（Rapid STP）です。RSTPはSTPの上位互換的なプロトコルで、基本的な仕組みは踏襲しつつより高速になっています。実環境で最も使われていると言っても良いでしょう。次章ではその仕組について解説します。

【RSTPの特徴①】ポートの役割は4種類

RSTPにもSTP同様ポートの役割があります。STPではルートポート、指定ポート、非指定ポート（ブロッキングポート）の3種類でしたが、RSTPではルートポート、指定ポート、代替ポート、バックアップポートの4種類です。

■RSTPポート役割

※上記の内、ルートポートと指定ポートはSTPと同じです。詳しくは下記参照。

代替ポート（AP, Alternate Port）とはRSTPで追加されたポートの役割で、ルートポートの予備ポートです。ルートポートがダウンした際その役割を引き継ぎまず。通常時は通信を止めます。

もう一つ追加されたバックアップポート（BP, Backup Port）は指定ポートの予備ポートです。指定ポートのダウン時に引き継ぎます。具体的にはリピータHUB等STP非対応機器とした際に考慮するポートです。通常時は通信を止めます。

【RSTPの特徴②】ポートの状態は3種類

STPではBlocking、Listening、Learning、Forwardingの4種類でしたが、RSTPではDiscarding、Learning、Forwardingの3種類です。

■RSTPポート状態

STPのBlocking、ListeningはRSTPのDiscardingに統合、Learning、Forwardingは据え置きです。

※STPにおける各状態の詳細は下記参照。

【RSTPの特徴③】Proposal BPDUとAgreement BPDU

RSTPの独自機能としてProposal BPDUとAgreement BPDUがあります。具体的には以下のプロセスでお互いのスイッチやポートの役割を決定します。

トポロジーチェンジ（障害発生時）

RSTPの一番の特徴は収束時間の短さです。以下2パターンで見てみましょう。

直接障害

下記構成でスイッチA⇔C間で障害が発生した場合、スイッチCの代替ポートは即座にルートポートに役割を変更します。元々ルートポートの予備なのでルートポートのダウンを検知したら新たなルートポートになります。そしてDiscarding状態からForwarding状態となり通信は復旧します。

間接障害

下記構成でスイッチA⇔B間で障害が発生した場合、スイッチBはTC（トポロジーの変更）を送信します。TCを受信したスイッチCはスイッチBとの間でProposal BPDUとAgreement BPDUのやり取りをし、各ポートの切り替えを行います。

このようにRSTPでは障害検知～切り替え後の仕組みがSTPと大きく異なり、大幅にネットワーク断時間も短くなっています。

経験上、1秒程度の断で収束するため一般ユーザは気づかないレベルです。

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CCNAとはCisco社のメーカ認定資格です。CCNAの取得はネットワークエンジニアの基本的な知識やCisco製品の理解の証明になります。

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また、Ciscoの資格と言っても独自仕様や製品の話だけでなく、ネットワークの一般的な知識も必要です。Cisco製品と言えベースはネットワークの標準規格に基づいて設計されており、CCNA取得でネットワークの一般的な知識も習得可能です。

上記理由からCCNAは非常におすすめの資格です。ネットワークエンジニアとして本格的に活躍したいのであれば是非チェックすべきでしょう。

【CCNAとは】難しい？勉強は？Cisco資格の登竜門 基本解説

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まとめ

この記事ではRSTPの基本動作について勉強しました。実環境ではRSTPで動いているネットワークは非常に多いです（たまに昔STPで構築してそのままの会社もありますが・・・）。Bugや対抗機器との相性等の特例を除けばデメリットは殆ど無くSTPの上位互換なので採用プロトコルとしてはスタンダードです。構成がSTPなのかRSTPなのかでそのネットワークの対障害性は変わるのでぜひともRSTPを扱えるようになって欲しい所です。