1-1 VLANとスパニングツリープロトコル（STP）

スパニングツリープロトコル（STP）には、以下の様な明らかな問題がいくつかある。

●転送遅延により収束が遅くなることがある。これは、ユーザーやアプリケーションが 機器障害時の即時回復を期待するような現代のネットワークでは、許容されない。

●すべてのVLANに適用される汎用的なスパニングツリープロトコルは、最終的に一部のユ ーザーには、最適でないパスをもたらしがち。

その結果、上記の問題を解決するために相次いで新たな開発がなされてきた。 それには、独自プロトコルもあれば、標準ベースのプロトコルもある。ここでは、Ciscoが現在サポートしているプロトコルをとりあげ、その選択を比較検討していく。

1-2　PVST

VLANごとに個別のスパニングツリーを稼動する。PVSTは、各VLANがルート、ポートコスト、パスコスト、プライオリティに関して一意のSTPトポ ロジーを持つ。

PVSTのメリット・デメリットは以下のとおり

【メリット】

●スイッチ型ネットワークが収束するときのSTP再計算時間を短縮する。

●トポロジー変更によるスパニングツリーの再計算を特定のVLANに限定できる。

●１つのSTPをもつ大規模ネットワークの場合に比べ、高速に回復できる。

●管理目的で、サブネットごとに転送パスを制御できる。

●VLANごとのロードバランスが可能になる。

【デメリット】

●すべてのSTPを管理する必要があるため、スイッチの利用率が問題の要因となる。

●ISLが必須

●Cisco独自のプロトコル

1-3　CST

複数のVLANで１つのスパニングツリートポロジを共有する方式をCSTと呼ぶ。 VLAN数に関係なく、ネットワーク全体で１つの大規模なスパニングツリープロトコルを稼動する。
CSTは、デフォルトでは、すべてのVLAN上で稼動し、すべてのスイッチがルートブリッジを決定するための選出プロセスに 参加する。

「IEEE802１Q」 でトランクを組んだ場合は、VLANがいくつあっても共通のスパニングツリーを使う。 CSTのメリット・デメリットは以下のとおり。

【メリット】

●STPが１つのため、帯域幅を消費するBPDUの数は少なくなる。

●ネットワーク内にSTPが１つしかないため、スイッチが実行するSTP処理も少なくなる。

【デメリット】

●スパニングツリードメインが大きくなってしまう。

●その結果、収束時間を短縮することができない。

●どのVLANで再計算が発生しても、全VLANが再計算に巻き込まれる。

1-4　PVST+

PVST+はPVST標準の拡張版。PVST+によって、CiscoスイッチはIEEE802.1Q 標準をサポートできる。Catalystスイッチのデフォルトのスパニングツリーモード。またPVST+はIEEE802.1QのCST領域にまで渡るリンクに対するサポートを追加することによって、PVSTプロトコルの機能を 拡張した。

【PVST+の特徴】

●複数のスイッチにまたがるポートとランキングやVLANIDに関する矛盾を通知する。

●PVST BPDUがマルチキャストデータとして、IEEE802.1QVLAN領域を通過できるようにトンネル化する。

●IEEE802.1QのCSTとCiscoのPVSTプロトコルとの互換性を提供する。

●転送ループの発生を防ぐため、ポートが矛盾したBPDUを受信するのを阻止する。

PVST+では、VLANごとにSTPインスタンスを実行するため、ブリッジIDにVLANIDを含める必要がある。
そのため、 拡張システムID使用時のブリッジプライオリティは上位12ビットを拡張システムID（VLAN番号）として定義する。

1-5　MST ( Multiple Spanning Tree )

MSTは、PVSTを拡張し、IEEE802.1sで標準化され、PVST環境とCST環境における双方のメリットを取り入れて 実装される。 PVSTでは、VLANごとにスパニングツリーインスタンスを作成するが、VLANの数が増えるとスイッチのCPUの負荷が増える。

またVLANのごとにBPDUがネットワーク上に送信されるため、ネットワークのトラフィックが増えるという問題点がある。こうしたPVSTの問題点を解決するのがMST。

MSTでは、VLANをMSTインスタンスにグループ化し、MSTインスタンスごとにスパニングツリーの計算を行う。

PVSTに比べると、スイッチのCPU負荷、ネットワークのトラフィックの 減少、スパニングツリーインスタンスを物理トポロジーと一致させると いったメリットがある。