MSTP 構成
MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）は、RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）を使用して、複数のVLANをグループ化し、同じスパニングツリーインスタンスにマッピングすることで、スパニングツリーインスタンスの数を減らし、高速なコンバージェンスを実現します。これにより、複数の転送パスが提供され、ロードバランシングとネットワークの耐障害性が向上します。特に、レイヤ2スイッチネットワークのバックボーンおよびディストリビューションレイヤでの導入が一般的で、サービスプロバイダー環境において高可用性のネットワークを実現します。
MSTモードのスイッチでは、RSTPが自動的に有効になり、迅速なスパニングツリーの収束が可能となります。MSTPとRSTPは、従来のIEEE 802.1Dスパニングツリーや、既存のCisco独自のMISTP、PVST+、Rapid PVST+との下位互換性を維持します。スイッチスタックはネットワーク全体に対して単一のスパニングツリーノードとして機能し、全てのスタックメンバーは同じスイッチIDを使用します。
ルートスイッチ
スイッチは、マッピングされたVLANグループのスパニングツリーインスタンスを維持し、スイッチID（スイッチの優先順位とMACアドレス）で各インスタンスに関連付けられます。VLANグループ内では、スイッチIDが最も低いスイッチがルートスイッチとなります。
スイッチをルートに設定するには、スイッチのプライオリティをデフォルトの32768から大幅に低い値（例えば24576）に変更します。これにより、スイッチが指定されたスパニングツリーインスタンスのルートスイッチになります。もしルートスイッチのプライオリティが24576より低い場合、スイッチは自身のプライオリティを最も低いプライオリティより4096低い値に設定します。
ネットワークが拡張システムIDをサポートするスイッチとしないスイッチで構成されている場合、拡張システムIDをサポートするスイッチがルートスイッチになる可能性は低くなります。拡張システムIDは、VLAN番号が古いソフトウェアを実行している接続スイッチの優先度よりも大きい場合にスイッチの優先度値を増加させます。
各スパニングツリーインスタンスのルートスイッチは、バックボーンスイッチまたはディストリビューションスイッチである必要があります。アクセススイッチをスパニングツリーのプライマリルートとして設定しないでください。
レイヤ2ネットワークの直径（ネットワーク内の任意の2つのエンドステーション間のスイッチホップの最大数）を指定するには、MSTインスタンス0で使用可能なdiamondキーワードを使用します。ネットワーク直径を指定すると、スイッチは自動的に最適なhelloタイム、転送遅延時間、最大エージングタイムを設定し、コンバージェンス時間を大幅に短縮します。helloキーワードを使用すると、自動的に計算されたhelloタイムを上書きできます。
IST、CIST、CST
PVST+およびRapid PVST+がすべてのスパニングツリーインスタンスを独立して維持するのとは異なり、MSTPは以下の2種類のスパニングツリーを確立・維持します。
- 内部スパニングツリー（IST）:
- MSTリージョン内で実行されるスパニングツリーで、インスタンス0として知られます。
- ISTは、BPDUを送受信する唯一のスパニングツリーインスタンスであり、他のすべてのインスタンス情報はMSTP BPDU内のMレコードにカプセル化されます。これにより、処理するBPDUの数が大幅に削減されます。
- 同じリージョン内のすべてのMSTインスタンスは同じプロトコルタイマーを共有しますが、各インスタンスには独自のトポロジパラメータがあります。
- 共通内部スパニングツリー（CIST）と共通スパニングツリー（CST）:
- CISTは各MSTリージョン内のISTの集合体です。
- CSTはMSTリージョンと単一スパニングツリーを相互接続します。CISTはIEEE 802.1w、IEEE 802.1s、およびIEEE 802.1D標準をサポートするスイッチ間で実行されるスパニングツリーアルゴリズムによって形成され、MST領域内のCISTは領域外のCSTと同じです。
MST リージョン内での操作
IST（内部スパニングツリー）は、リージョン内のすべてのMSTPスイッチを接続し、収束するとCIST（共通内部スパニングツリー）のリージョナルルートとなります。このルートは、リージョン内でスイッチIDとCISTルートへのパスコストが最も低いスイッチです。ネットワークにリージョンが1つしかない場合、CISTリージョナルルートはCISTルートでもあります。CISTルートがリージョン外にある場合、リージョンの境界にあるMSTPスイッチの1つがCISTリージョナルルートとして選ばれます。
MSTPスイッチが初期化されると、CISTルートおよびCISTリージョナルルートであると主張するBPDUが送信され、パスコストは0に設定されます。スイッチはすべてのMSTインスタンスも初期化し、すべてのルートであると主張します。優れたMSTルート情報を受信すると、スイッチはCISTリージョナルルートとしての主張を放棄します。
初期化中、リージョン内には多数のサブリージョンが存在し、各サブリージョンには独自のCISTリージョナルルートがあります。スイッチが優れたIST情報を受信すると、古いサブリージョンを離れ、真のCISTリージョナルルートを含む新しいサブリージョンに参加します。最終的に、真のCISTリージョナルルートを含むサブリージョン以外のすべてのサブリージョンが縮小されます。
MSTリージョン内のすべてのスイッチは同じCIST領域ルートに同意する必要があり、これによりMSTインスタンスのポートロールが同期されます。
MST リージョン間の操作
ネットワークに複数のリージョンやレガシーIEEE 802.1Dスイッチがある場合、MSTPはすべてのMSTリージョンとレガシーSTPスイッチを含むCST（共通スパニングツリー）を確立します。MSTインスタンスはリージョンの境界でIST（内部スパニングツリー）と結合し、CSTの一部となります。
ISTは、リージョン内のすべてのMSTPスイッチを接続し、CIST（共通内部スパニングツリー）のサブツリーとして表示されます。サブツリーのルートはCISTリージョンルートです。MSTリージョンは、隣接するSTPスイッチおよび他のMSTリージョンへの仮想スイッチとして機能します。
CSTインスタンスのみがBPDUを送受信し、MSTインスタンスはBPDUにスパニングツリー情報を追加して隣接スイッチと通信します。これにより、スパニングツリートポロジが計算されます。
MSTPスイッチは、バージョン3のRSTP BPDUまたはIEEE 802.1D STP BPDUを使用して従来のIEEE 802.1Dスイッチと、MSTP BPDUを使用して他のMSTPスイッチと通信します。