PVST（Per VLAN Spanning Tree）とRSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）の完全ガイド
コンピュータネットワークにおいて、複数のスイッチが接続された環境では、ループを避けるために「スパニングツリー」という技術が使用されます。スパニングツリーは、複数のパスが存在する場合に、冗長なリンクを一時的に無効化して、ネットワーク内でのループを防ぎます。PVSTとRSTPは、スパニングツリーのプロトコルの一部であり、それぞれ異なる方法でネットワークの効率性や冗長性を管理します。本記事では、これらのプロトコルについて、詳細に解説します。
1. PVST（Per VLAN Spanning Tree）について
PVST（Per VLAN Spanning Tree）は、Ciscoが導入したスパニングツリープロトコルで、VLANごとに独立したスパニングツリーを提供します。これは、VLANごとに最適なルートを選択することを可能にし、ネットワーク全体でのトラフィック効率を向上させることができます。
PVSTの基本的な動作
PVSTは、VLANごとに別々のスパニングツリーインスタンスを作成します。例えば、VLAN 10とVLAN 20に異なるスパニングツリーが作成され、それぞれのVLANに対して最適なパスが決定されます。このアプローチにより、異なるVLANが独自に冗長パスを持つことができ、より効率的なトラフィックの流れを実現します。
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STPの役割
スパニングツリープロトコル（STP）は、ネットワークの冗長リンクを無効化してループを防ぐ役割を果たします。PVSTは、STPをVLANごとに適用することにより、特定のVLANのために最適なスパニングツリーを形成します。 -
VLANごとのスパニングツリー
複数のVLANを運用する場合、PVSTはVLANごとに独立したスパニングツリーを管理します。これにより、VLAN 10のトラフィックが冗長リンクを利用できる一方で、VLAN 20は異なる冗長リンクを使用することが可能になります。
PVSTの利点と欠点
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利点
- 各VLANで異なる最適なパスを選択できるため、トラフィックの負荷分散が可能。
- VLANごとに独立したスパニングツリーが存在するため、冗長性が向上し、ネットワークの耐障害性が強化される。
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欠点
- 各VLANごとにスパニングツリーを設定するため、設定が複雑になることがある。
- ルートブリッジ選出において、ネットワークの管理が複雑になることがある。
2. RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）について
RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）は、従来のSTP（Spanning Tree Protocol）の改善版です。RSTPは、スパニングツリーの収束時間（ネットワークが安定するまでの時間）を大幅に短縮することを目的としています。これにより、ネットワークの冗長性を保ちながら、より迅速に障害から回復することが可能になります。
RSTPの基本的な動作
RSTPは、従来のSTPにおけるタイムアウトを短縮し、リンクの状態変化を素早く認識できるように設計されています。RSTPでは、各ポートが次の3つの状態のいずれかに設定されます。
- Discove（発見）
- Learning（学習）
- Forwarding（転送）
これにより、ポートが迅速にスイッチングされ、トラフィックの流れを停止することなく、障害の回復が可能になります。
RSTPの利点と欠点
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利点
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高速な収束
RSTPは、障害発生時に収束を非常に迅速に行い、ネットワークの復旧を早めます。従来のSTPでは数十秒から数分かかる場合がありましたが、RSTPでは数秒で収束します。 -
ポートの状態管理が簡単
RSTPでは、各ポートが「Discarding」「Learning」「Forwarding」のいずれかの状態を持つだけであり、シンプルで効率的です。
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欠点
- 互換性の問題
既存のSTPネットワークと完全に互換性があるわけではなく、RSTPを使用する場合には、RSTP対応の機器が必要です。 - 設定の理解が必要
RSTPは、従来のSTPに比べて設定が若干複雑で、理解して運用するには経験が必要です。
- 互換性の問題
3. PVSTとRSTPの比較
| 特徴 | PVST | RSTP |
|---|---|---|
| 収束時間 | 高速だが、RSTPより遅い | 非常に高速（数秒） |
| スパニングツリーの管理 | VLANごとに個別に管理 | グローバルに管理 |
| 冗長性 | VLANごとに最適な冗長パスを提供 | 自動で最適なパスを選択 |
| 適用シナリオ | 複数のVLANを持つ大規模ネットワーク | 高速な回復が求められる環境 |
| 設定の難易度 | やや複雑 | シンプルだが理解が必要 |
4. 結論
PVSTとRSTPは、どちらもネットワークにおける冗長性と信頼性を向上させるための重要な技術ですが、それぞれの特性に応じて使用するシナリオが異なります。PVSTはVLANごとに独立したスパニングツリーを提供し、VLANごとの最適な冗長パスを利用できる点が特徴です。一方、RSTPは収束時間が非常に速く、リンク障害からの回復を迅速に行うことができるため、ネットワークが常に稼働していることを保証するのに最適です。適切なプロトコルを選択することで、より安定したネットワークを実現できます。
