ネットワークのおべんきょしませんか?

ネットワークのおべんきょしませんか? Vol.088 スイッチ(スパニングツリー)

カテゴリー: 2001年04月10日
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2001/04/10  Vol.088 発行部数 10400

普段何気なく使っているネットワーク。でも、その仕組みっていったい
どうなっているんだろう・・・?
そんなネットワークの仕組みをこのメールマガジンで一緒に勉強してい
きましょう!

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「はじめに」

こんにちは、発行者の Gene です。
前回でスイッチもブリッジと同じように冗長リンクの構成になると問
題が起こってしまうということをみましたね。今回はそのスイッチの
冗長リンクでの問題を解決するためのスパニングツリーの仕組みにつ
いてみていきます。
これもブリッジとやっていることは同じなんですが、スパニングツリ
ーの復習ということで読んでみてくださいね。

こないだ「US CPA」資格のスクールの説明会に行ってきました。前か
ら資格の名前は知っていたんですけど、どんなものかなぁって興味が
あって。説明会に行ってみて、キャリアアップを考えるならぴったり
って感じがしました。英語と国際会計標準のスキルが身につけられる
のはすごく強みになりそうです。5年間勤めていれば、給付金が受けら
れるんですが、ぼくはまだ働いて5年経っていないので残念・・・
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「本文」


ブロードキャストストームなど、スイッチで冗長リンクを構成した
場合の問題点を解決するためにスパニングツリーがあるということ
でした。スパニングツリーは以前、ブリッジでも解説しましたが、
あるポートをブロックすることによってループをなくしています。
どのポートをブロックしていくのかということを決めるプロセスを
今回解説していきます。
スパニングツリーは次のようなプロセスで、ブロックするポートを
決定します。
・ルートブリッジの選択
・代表ポート、ルートポートの選択
・ポートのブロック

このことを見ていくために、前回と同じスイッチ2台で冗長リンクを
構成しているネットワークを考えます。


図はこちら↓
http://www12.u-page.so-net.ne.jp/qc4/survive/grafic/switch7.gif

スイッチにはブリッジのときと同じく、ブリッジIDというものを持っ
ています。(スイッチだけどブリッジIDって呼んでいるんです、なぜ
か・・・あんまり細かいことは気にしないようにしましょう)
ブリッジIDの復習ですが、これは2バイトのプライオリティ値とMAC
アドレスからなりたっています。
このブリッジIDをスイッチはお互いにBPDU(Bridge Protocol Data Unit)
を使って教えあいます。説明のために、スイッチAのブリッジIDを1、
スイッチBのブリッジIDを2としています。ちなみに、各スイッチは
2秒ごとにBPDUを出しています。


図はこちら↓
http://www12.u-page.so-net.ne.jp/qc4/survive/grafic/switch11.gif

BPDUでお互いにブリッジIDを教えあって、ブリッジIDが小さい方が
ルートブリッジになります。この例では、スイッチAの方がブリッジ
IDが小さいのでスイッチAがルートブリッジになるわけです。このル
ートブリッジを中心として、データの転送が行われていくことにな
ります。


図はこちら↓
http://www12.u-page.so-net.ne.jp/qc4/survive/grafic/switch12.gif

で、次に代表ポート(DP:Designated Port)とルートポート(RP:Root Port)
を決めていきます。
代表ポートというのは、各セグメントからルートブリッジまでの一
番近道になるポートです。ルートポートは、各ブリッジからルート
ブリッジに一番近道になるポートのことです。代表ポート、ルート
ポートはともにブロックされることはありません。
まず代表ポートを考えると、セグメント1、2ともにルートブリッジ
に接続されているポートが代表ポートになります。ルートブリッジ
に接続されているポートが一番ルートブリッジに近いのは当たり前
ですね。
スイッチBのルートポートを決めるには、どのポートが一番ルートブ
リッジに近いかということを考えます。どっちが近いかというのは、
通信速度で決めていきますが、この場合通信速度は同じです。通信
速度が同じ場合、通常ポート番号が小さいものが優先されます。と
いうことで、スイッチBのポート1がルートポートに決まります。そ
して残ったあと1つのポートがブロック状態になります。この様子が
下の図です。


図はこちら↓
http://www12.u-page.so-net.ne.jp/qc4/survive/grafic/switch13.gif


このようにルートブリッジ、代表ポート、ルートポート、ブロック
ポートを決めていって、ルートブリッジを中心にデータを転送して
いくことによってループがないネットワーク構成になります。

ただし、注意しないといけないのはネットワークが変化するとまた
1からスパニングツリーの計算が始まってしまうということです。ス
パニングツリーによって、ルートブリッジが決まり最終的にブロッ
クするポートを特定するまでに約50秒かかります。その間データの
転送は行うことができません。ネットワークの変化、たとえば、新
しくスイッチを追加したり、スイッチにつながっているケーブルを
抜いたり挿したりするとそのたびに50秒間スパニングツリーの計算
が必要になります。またいま考えているネットワーク図で、PCの電
源をON/OFFすることもネットワークの変化となります。このたびに
スパニングツリーを計算しなおしているとやってられないので、通
常、PCがつながるポートはスパニングツリーを無効にしておくこと
になります。でも、他のスイッチにつながるポートには必ずスパニ
ングツリーを有効にしておかないと、ループしてしまう可能性があ
るので注意が必要です。


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「きょうのネットワーク用語」

・スパニングツリー
  物理的にループしているネットワークをあるポートをブロックすること
  によって論理的にループのないネットワークにする。そのブロックする
  ポートを決めるための仕組み

・ルートブリッジ 
  スパニングツリーでデータ転送の中心となるブリッジ(スイッチ)

・代表ポート
  各セグメントからルートブリッジに到達する最短コストのポート。代表
  ポートはブロックされない

・ルートポート
  各ブリッジ(スイッチ)からルートブリッジに到達する最短コストのポート
  ルートポートはブロックされない

・BPDU
  ブリッジ(スイッチ)同士が自身のプライオリティ値などを交換するため
  のプロトコル

・ブリッジID
  ブリッジのプライオリティ値とMACアドレスをあわせた8バイトの値。
  ブリッジIDが一番小さなブリッジ(スイッチ)がルートブリッジになる。

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「オススメ!!ネットワーク関連の書籍・雑誌」
オススメのネットワーク関連の本を紹介してほしいというメールを何度か
いただいていますので、ぼくがよく読んでいるものを紹介します。

『書籍』
・マスタリングTCP/IP 応用編  オーム社
  前にこれの入門編は紹介しましたが、もう入門編はマスターしてしまっ
  たという人にオススメなのがこの応用編です。ぶっといです。各プロト
  コルをキャプチャしたものが載せられていて、プロトコルの動きがより
  くわしくわかります。全部、一通り読むのではなくて、辞書的において
  おくと落ち着くかなっていう類の1冊です。
  http://www.ohmsha.co.jp/data/books/contents/4-274-06256-2.htm


『雑誌』
・NETWORK MAGAZINE  アスキー
  日経NETWORKとはまたちょっと感じが違います。ぼくが思っている感想で
  は「ふとした疑問」を解決していこうっていうスタンスかなって気がしま
  す。いつかわすれたのですが、実際に特集でアスキーのネットワークの構
  成を紹介していたことがあって、これはおもしろい!って思ったのを覚え
  ています。これは普通の本屋さんで買うことができます。ちなみに、この
  NETWORK MAGAZINEに連載をします。
  http://biz.ascii24.com/biz/n-mag/


・日経NETWORK   日経BP
  これはかなりいいです!毎回ビジュアルな特集があり、「へぇ〜そうな
  のかぁ」とうなずくことがしばしば。Windows2000やルータ、LINUXなど
  の連載も豊富です。書店では買えずに年間の定期購読になります。いま
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「終わりに」

今回の内容はいかがでしたでしょうか?
スイッチは機能的にはブリッジと同じことをしているっていうことが
わかっていただけたかなって思います。
次くらいから、ブリッジにはないスイッチの特長について紹介してい
こうかなって思っています。お楽しみに!


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ネットワークのおべんきょしませんか? 
発行者  : Gene 
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発行周期:  週3回程度 最新号:  2019/03/15 部数:  10,621部

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