内容

概要

前提条件

要件

使用するコンポーネント

表記法

分散型ブリッジ テーブルの概要

ブリッジ グループ構成時の非対称ルーティングの意味

関連情報

概要

このドキュメントは、Catalyst 2948G-L3 および 4908G-L3 レイヤ 3 スイッチの分散型ブリッジ テーブルについての概要、およびスイッチにブリッジ グループが構成される場合の、分散型ブリッジ テーブルと非対称ルーティング トポロジーについて説明します。

前提条件

要件

このドキュメントに特有の要件はありません。

使用するコンポーネント

このドキュメントの設定例は、以下のデバイス（設定はクリア）を使用してラボ環境で作成しています。

- Cisco IOS 12.0(7)W5(15d) を実行している Catalyst 2948G-L3

- 2 台のルータ (不特定のモデルまたは IOS)

- サーバとして機能する PC または他のワークステーション

このドキュメントの設定は、外部に接続されていないラボ環境で実装されたものです。ここでの設定を実践する前に、各設定やコマンドがネットワークにどのように影響するかを理解してください。すべてのデバイスの設定を write erase コマンドでクリアし、リロードしてからデフォルトの設定の存在を確認しています。

表記法

ドキュメント表記の詳細は、『シスコ テクニカル ティップスの表記法』を参照してください。

分散型ブリッジ テーブルの概要

Catalyst 2948G-L3 スイッチには、2 種類の代表的なブリッジの設定があります。

1. すべてのポートが 1 つのブリッジ グループに含まれる設定。レイヤ 3 設定はありません。

2. ポートのグループが 1 つ以上のブリッジ グループに含まれる設定。Bridge Virtual Interface（BVI）は、各種ブリッジ グループのトラフィック ルーティングに使用されます。

両方の設定では、ブリッジ グループで与えられた MAC アドレスのレイヤ 2 フォワーディング テーブル エントリを、show bridge bridge-group-number コマンドを使用して閲覧します。

Catalyst 2948G-L3 と 4908G-L3 スイッチのブリッジ テーブル エントリは、実際には内部的に少なくとも 2 つのエントリで形成されています。1 つはソース インターフェイス（MAC を搭載したデバイスが接続されているインターフェイス）で、もう 1 つはそれぞれの目的インターフェイス（フレームの目的 MAC に基いて、その MAC からのトラフィック ソースが目的となるインターフェイス）になります。 これは実際には Catalyst 2948G-L3 と 4908G-L3 スイッチにブリッジ テーブルを置くための学習プロセスが、スイッチ ワイド ベースよりも 1 ポート ベースで分散されるからです。

たとえば、図 1 のトポロジを考えます。

図 1：2 つのホストを搭載した Catalyst 2948G-L3 スイッチ

このトポロジーでは、インターフェイス ファスト 1 およびインターフェイス ファスト 2 が同じブリッジ グループに属すと仮定します。2 つのブリッジ テーブル エントリは、以下に示すように、インターフェイス ファスト 1 およびインターフェイス ファスト 2 の各 MAC アドレスのスイッチに付加されます。

2948G-L3#show bridge 1

Total of 300 station blocks, 298 free

Codes: P - permanent, S - self

Bridge Group 1:

Address       Action   Interface

0000.1111.1111   forward   FastEthernet1

0000.2222.2222   forward   FastEthernet2

2948G-L3#

この例は、Catalyst 2948G-L3 スイッチが、インターフェイス ファスト 1 で MAC アドレス 0000.1111.1111 を学習し、MAC アドレス 0000.2222.2222 をインタフェース ファスト 2 で学習したことを示します。

内部的には、各 MAC アドレスに 2 つのエントリがあります。1つはインターフェイスファスト1に、もう1つはインターフェイスファスト2にあります。MACアドレス0000.1111.1111の場合、インターフェイスファスト1のエントリは「ローカル」エントリです。これは、MAC 0000.1111.1111を持つデバイスが、直接または他のレイヤ2デバイスを介してこのインターフェイスに接続されていることを意味します。

インターフェイス ファスト 2 の 0000.1111.1111 エントリは「リモート」エントリとなります。つまり、この MAC アドレスが付いたデバイスはこのインターフェイスには接続されません。リモート ブリッジ テーブル エントリは、MAC アドレスが実際に接続されるインターフェイスを示します (この場合、インタフェース ファスト 1)。

MACアドレス0000.2222.2222では、エントリが逆になります。インターフェイスファスト2にはMACアドレスのローカルエントリがあり、インターフェイスファスト1にはインターフェイスファスト2を指すMACアドレスのリモートエントリがあります。

図 2 は、MAC アドレスがグローバル転送テーブルに格納される様子と、Catalyst 2948G-L3 スイッチ上の内部のポート単位ブリッジ テーブルの状態を示しています。

図 2：グローバルおよび 1 ポートあたりのフォワーディング テーブル エントリ状態

show epc patricia interface <interface> mac を使用して、ブリッジ テーブル エントリの実際の内部状態を確認できます (patricia ツリーはブリッジ テーブルの格納、アクセスに使用するデータ構造です)。 例えば、インターフェイス ファスト 1 のブリッジ テーブル ("mac") エントリの内部状態です。

2948G-L3#show epc patricia interface fast 1 mac

1# MAC addr:0000.0000.0000  VC:0 Entry:

2# MAC addr:0900.2b01.0001 MyMAC

3# MAC addr:0180.c200.0000 MyMAC

4# MAC addr:0100.0ccc.cccd MyMAC

5# MAC addr:0100.0ccc.cccc MyMAC

6# MAC addr:0001.43a0.cc07 HsrpMAC

7# MAC addr:0000.2222.2222  IF Number:5 Entry:Remote

8# MAC addr:0000.1111.1111  IF Number:4 Entry:Local

Total number of MAC entries: 8

2948G-L3#

インターフェイス ファスト 1 の「ローカル」エントリは、MAC アドレス 0000.1111.1111 を対象とし、「リモート」エントリは、MAC アドレス 0000.2222.2222 を対象としていることに注意します。

反対にするとインタフェース ファスト 2 対象となります。

2948G-L3#show epc patricia interface fast 2 mac

1# MAC addr:0000.0000.0000  VC:0 Entry:

2# MAC addr:0900.2b01.0001 MyMAC

3# MAC addr:0180.c200.0000 MyMAC

4# MAC addr:0100.0ccc.cccd MyMAC

5# MAC addr:0100.0ccc.cccc MyMAC

6# MAC addr:0001.43a0.cc08 HsrpMAC

7# MAC addr:0000.2222.2222  IF Number:5 Entry:Local

8# MAC addr:0000.1111.1111  IF Number:4 Entry:Remote

Total number of MAC entries: 8

2948G-L3#

インターフェイス ファスト 2 の「ローカル」エントリは、MAC アドレス 0000.2222.2222 を対象とし、「リモート」エントリは、MAC アドレス 0000.1111.1111 を対象とします。

ブリッジ グループ構成時の非対称ルーティングの意味

ブリッジ設定を非対称のルーティング トポロジーを伴う Catalyst 2948G-L3 または 4908G-L3 スイッチで行う場合には、分散型ブリッジ テーブルに関して重要な機能的意味をもちます。具体的には、非対称ルーティングをともなうブリッジでは、ブリッジ グループ内で周期的に未知のユニキャスト フラッディングを引き起こす可能性があります。

非対称ルーティングは、Catalyst 2948G-L3 スイッチを介した任意の IP サブネットへトラフィック パターンが同じパスを経由しないことを意味します。たとえば、図 3 のトポロジを考えます。

図 3：非対称ルーティングのトポロジー

このトポロジでは、IPサブネット10.10.10.0/24からサーバ1(10.1.1.20)宛てのトラフィックがルータ1に入り、インターフェイスギガ1を介してIPサブネット10.1.1.0/24に転送されます。インターフェイスギガ1は、Catalyst 2948G-L3スイッチのインターフェイスギガ49に9に接続します。

インターフェイス ギガ 49 は、インターフェイス ファースト1 として作動する場合、サーバ 1 が接続されるブリッジ グループに属します。

サーバ 1 が IP サブネット 10.10.10.0/24 の要求ホストにトラフィックを返送する場合、デフォルトのゲートウェイを使用します。サーバ1のデフォルトゲートウェイはルータ2で、インターフェイスギガ50に接続されています。インターフェイスギガ50もブリッジグループ1のメンバです。

このトポロジーで注意する重要な点は、IP サブネット 10.10.10.0/24 からサーバ 1 に向けられたトラフィックはルータ 1 で送られるが、サーバ 1から IP サブネット 10.10.10.0/24 へのリターン トラフィックはルータ 1 ではなく、ルータ 2 を通り抜けることです。

結果として、インターフェイス ギガ 49 (ルータ 1 に搭載) はサーバ 1 (MAC アドレス 0000.3333.3333) からのトラフィックを定期的には見ていません。 つまり Catalyst 2948G-L3 スイッチは、サーバ 1 に向けたインターフェイス ギガ 49 で受けるフレームをブリッジ グループのすべてのポートへ転送するようにします。インターフェイス ギガ 49 では最終的に、サーバ 1 の「リモート」ブリッジ テーブル エントリがエイジ アウトになります。

理由について詳しく説明します。すべての ARP テーブルとブリッジ テーブルはエンプティであると仮定します。

1. ルータ 1 は、サーバ 1 (10.1.1.20) に向けた 10.10.10.100 からトラフィックを受けます。

2. ルータ1はインターフェイス　ギガ１からサーバ１へARPを送信します。

3. Catalyst 2948G-L3スイッチは、インターフェイスギガ49でブロードキャストARPを受信し、ブリッジグループのすべてのポートでフレームをフラッディングします。これにより、インターフェイスギガ49でMAC 0000.1111.1111のローカルエントリが、ブリッジグループのすべてのインターフェイスでMAC 0000.1111.1111のリモートエントリがになります。

4. サーバ1はARP要求を受信し、ARPに応答します。これにより、インターフェイスファスト1のMAC 0000.3333.3333のローカルエントリと、インターフェイスギガ49のMAC 0000.3333.3333のリモートエントリが生成されます。

2948G-L3#show bridge 1

Total of 300 station blocks, 298 free

Codes: P - permanent, S - self

Bridge Group 1:

Address       Action   Interface

0000.3333.3333   forward   FastEthernet1

0000.1111.1111   forward   Gi49

2948G-L3#show epc patricia interface gig 49 mac

1# MAC addr:0000.3333.3333  IF Number:4 Entry:Remote

2# MAC addr:0001.43a0.cd07 HsrpMAC

3# MAC addr:0000.1111.1111  IF Number:52 Entry:Local

4# MAC addr:0100.0ccc.cccd MyMAC

5# MAC addr:0180.c200.0000 MyMAC

6# MAC addr:0900.2b01.0001 MyMAC

7# MAC addr:0100.0ccc.cccc MyMAC

Total number of MAC entries: 7

2948G-L3#show epc patricia interface fast 1 mac

1# MAC addr:0000.0000.0000  VC:0 Entry:

2# MAC addr:0900.2b01.0001 MyMAC

3# MAC addr:0180.c200.0000 MyMAC

4# MAC addr:0100.0ccc.cccd MyMAC

5# MAC addr:0100.0ccc.cccc MyMAC

6# MAC addr:0001.43a0.cc07 HsrpMAC

7# MAC addr:0000.3333.3333  IF Number:4 Entry:Local

8# MAC addr:0000.1111.1111  IF Number:52 Entry:Remote

Total number of MAC entries: 8

2948G-L3#

さらに、サーバ 1 にはルータ 1（MAC アドレス 0000.1111.1111 を使用した 10.1.1.1）の完全な ARP エントリがあります。

Server1% arp -a

Net to Media Table

Device   IP Address               Mask      Flags   Phys Addr

------ -------------------- --------------- ----- ---------------

hme0   10.1.1.1             255.255.255.255       00:00:11:11:11:11

hme0   10.1.1.20            255.255.255.255 SP    00:00:33:33:33:33

hme0   224.0.0.0            240.0.0.0       SM    01:00:5e:00:00:00

Server1%

5. ルータ 1 は、MAC アドレス 0000.3333.3333 を使用して 10.1.1.20 の ARP エントリを完成します。

Router1#show arp

Protocol  Address          Age (min)  Hardware Addr   Type   Interface

Internet  10.1.1.1                -   0000.1111.1111  ARPA   GigabitEthernet1

Internet  10.10.10.1              -   0050.3e7c.45a1  ARPA   GigabitEthernet8

Internet  10.1.1.20               0   0000.3333.3333  ARPA   GigabitEthernet1

Internet  10.10.10.100            1   0000.aaaa.aaaa  ARPA   GigabitEthernet8

Router1#

6. 完成した ARP エントリを使用して、ルータ 1 は 10.10.10.100 からサーバ 1（10.1.1.20）にパケットを送ります。

7. Catalyst 2948G-L3スイッチがフレームを受信すると、インターフェイスgig 49に格納されているブリッジテーブルの宛先MACアドレス(0000.3333.3333)をチェックします。このテーブルはインターフェイス固有であり、スイッチのグローバルではありません。

8. Catalyst 2948G-L3 スイッチは、サーバ 1 の MAC アドレスのリモート エントリを見つけ、インターフェイス ファスト 1（スパニング ツリーの「IF Number:4」）へフレームを転送します。

2948G-L3#show epc patricia interface gig 49 mac

1# MAC addr:0000.3333.3333  IF Number:4 Entry:Remote

2# MAC addr:0001.43a0.cd07 HsrpMAC

3# MAC addr:0000.1111.1111  IF Number:52 Entry:Local

4# MAC addr:0100.0ccc.cccd MyMAC

5# MAC addr:0180.c200.0000 MyMAC

6# MAC addr:0900.2b01.0001 MyMAC

7# MAC addr:0100.0ccc.cccc MyMAC

Total number of MAC entries: 7

2948G-L3#

9. サーバ 1 は、フレームを受けます。

10. サーバ 1 が応答する場合、IP スタック設定に基づいて 10.10.10.100 が異なる IP サブネットにあることを確認するため、サーバ 1 はそのデフォルト ゲートウェイ IP アドレス（10.1.1.2）に対して APR します。

11. Catalyst 2948G-L3スイッチがブロードキャストARPを受信すると、フレームをブリッジグループ内のすべてのインターフェイスにフラッディングします。その結果、インターフェイスファスト1のMAC 0000.3333.3333のローカルエントリと、ブリッジグループ内のすべてのインターフェイスのMAC 0000.3333.3333のリモートエントリになります。

12. ルータ2はARP要求を受信し、ARPに応答します。その結果、インターフェイスギガ50のMAC 0000.2222.2222のローカルエントリと、インターフェイスファスト1のMAC 0000.2222.2222のリモートエントリになります。

2948G-L3#show bridge 1

Total of 300 station blocks, 297 free

Codes: P - permanent, S - self

Bridge Group 1:

Address       Action   Interface

0000.2222.2222   forward   Gi50

0000.3333.3333   forward   FastEthernet1

0000.1111.1111   forward   Gi49

2948G-L3#show epc patricia interface gig 50 mac

1# MAC addr:0000.2222.2222  IF Number:53 Entry:Local

2# MAC addr:0000.3333.3333  IF Number:4 Entry:Remote

3# MAC addr:0000.1111.1111  IF Number:52 Entry:Remote

4# MAC addr:0001.43a0.cd08 HsrpMAC

5# MAC addr:0100.0ccc.cccd MyMAC

6# MAC addr:0180.c200.0000 MyMAC

7# MAC addr:0900.2b01.0001 MyMAC

8# MAC addr:0100.0ccc.cccc MyMAC

Total number of MAC entries: 8

2948G-L3#show epc patricia interface fast 1 mac

1# MAC addr:0000.0000.0000  VC:0 Entry:

2# MAC addr:0900.2b01.0001 MyMAC

3# MAC addr:0180.c200.0000 MyMAC

4# MAC addr:0100.0ccc.cccd MyMAC

5# MAC addr:0100.0ccc.cccc MyMAC

6# MAC addr:0001.43a0.cc07 HsrpMAC

7# MAC addr:0000.2222.2222  IF Number:53 Entry:Remote

8# MAC addr:0000.3333.3333  IF Number:4 Entry:Local

9# MAC addr:0000.1111.1111  IF Number:52 Entry:Remote

Total number of MAC entries: 9

2948G-L3#

さらに、ルータ 2 には MAC アドレス 0000.3333.3333 を使用したサーバ 1（10.1.1.20）の完全な ARP エントリがあります。

Router2#show arp

Protocol  Address          Age (min)  Hardware Addr   Type   Interface

Internet  10.1.1.2                -   0000.2222.2222  ARPA   GigabitEthernet1

Internet  10.1.1.20               0   0000.3333.3333  ARPA   GigabitEthernet1

Router2#

13. サーバ 1 は、MAC アドレス 0000.2222.2222 を使用して 10.1.1.2 の ARP エントリを完成します。

Server1% arp -a

Net to Media Table

Device   IP Address               Mask      Flags   Phys Addr

------ -------------------- --------------- ----- ---------------

hme0   10.1.1.1             255.255.255.255       00:00:11:11:11:11

hme0   10.1.1.2             255.255.255.255       00:00:22:22:22:22

hme0   10.1.1.20            255.255.255.255 SP    00:00:33:33:33:33

hme0   224.0.0.0            240.0.0.0       SM    01:00:5e:00:00:00

Server1%

14. サーバ1は、デフォルトゲートウェイ10.1.1.2を介して10.10.10.100に応答を送信します。サーバ1が送信するフレームは、宛先MACとしてMACアドレス0000.2222.2222、送信元MACとして0000.3333.3333です。

15. Catalyst 2948G-L3 スイッチがフレームを受ける場合、目的 MAC アドレス (0000.2222.222) のインタフェース ファスト 1 のブリッジ テーブルがチェックされます。

16. Catalyst 2948G-L3 スイッチは、ルータ 2 の MAC アドレスのリモート エントリを見つけ、インターフェイス ギガ 50（スパニング ツリーの「IF Number:53」）へフレームを転送します。

2948G-L3#show epc patricia interface fast 1 mac

1# MAC addr:0000.0000.0000  VC:0 Entry:

2# MAC addr:0900.2b01.0001 MyMAC

3# MAC addr:0180.c200.0000 MyMAC

4# MAC addr:0100.0ccc.cccd MyMAC

5# MAC addr:0100.0ccc.cccc MyMAC

6# MAC addr:0001.43a0.cc07 HsrpMAC

7# MAC addr:0000.2222.2222  IF Number:53 Entry:Remote

8# MAC addr:0000.3333.3333  IF Number:4 Entry:Local

9# MAC addr:0000.1111.1111  IF Number:52 Entry:Remote

Total number of MAC entries: 9

2948G-L3#

この時点で、すべて予定どおりに動作しています。たとえば、ネットワーク アナライザがインターフェイス ファスト 2 で接続されている場合（ブリッジ グループ 1 においても）、フラッド トラフィックのみ（ブロードキャストおよびマルチキャストなど）がアナライザにより受信されますが、やがて 10.10.10.100 から 10.1.1.20（サーバ 1）へのユニキャスト トラフィックがアナライザにより受信されると、ネットワーク管理者は驚くことがあります。

サーバ 1 のリモート エントリがインタフェース ギガ 49 (ルータ 1 に接続) でエイジ アウトすると問題が発生します。 0000.3333.3333 のソース MAC アドレスを伴うフレームがインターフェイスに到来しない場合、300 秒後 (ブリッジ テーブル エイジング 時間) に発生します。サーバ 1 のリモート エントリがエイジ アウトした場合に、どのように内部ブリッジ テーブルが現れるかを示します。

2948G-L3#show epc patricia interface gig 49 mac

1# MAC addr:0001.43a0.cd07 HsrpMAC

2# MAC addr:0000.1111.1111  IF Number:52 Entry:Local

3# MAC addr:0100.0ccc.cccd MyMAC

4# MAC addr:0180.c200.0000 MyMAC

5# MAC addr:0900.2b01.0001 MyMAC

6# MAC addr:0100.0ccc.cccc MyMAC

Total number of MAC entries: 6

2948G-L3#

唯一のエントリはルータ 1 のローカル エントリです。サーバ 1 の リモート エントリ (MAC アドレス 0000.3333.3333) は削除されています。その結果、ルータ 1 からブリッジ グループのあらゆるインタフェースのサーバ 1 へすべてのユニキャスト トラフィックがフラッディングします。

残念ながら、問題を分離するただ 1 つの方法は、インターフェイスごとの内部ブリッジ テーブル エントリの状態を確認することです。これは、Catalyst 2948G-L3 スイッチがサーバ 1 のエントリを保っていることを、show bridge 出力が示しているからです。

2948G-L3#show bridge 1

Total of 300 station blocks, 297 free

Codes: P - permanent, S - self

Bridge Group 1:

Address       Action   Interface

0000.2222.2222   forward   Gi50

0000.3333.3333   forward   FastEthernet1

0000.1111.1111   forward   Gi49

2948G-L3#

Catalyst 2948G-L3 スイッチが MAC アドレスの任意のインターフェイスでローカル エントリを保持している期間は、MAC アドレスがブリッジ テーブルに現れます。

さらに、ルータ 1 の show arp は、ARP エントリが完全で正しいことを示しています。

Router1#show arp

Protocol  Address          Age (min)  Hardware Addr   Type   Interface

Internet  10.1.1.1                -   0000.1111.1111  ARPA   GigabitEthernet1/1

Internet  10.10.10.1              -   0050.3e7c.45a1  ARPA   FastEthernet7/1

Internet  10.1.1.20               7   0000.3333.3333  ARPA   GigabitEthernet1/1

Internet  10.10.10.100            9   0000.aaaa.aaaa  ARPA   FastEthernet7/1

Router1#

これは ARP エイジング時間がデフォルトで 4 時間あり、ブリッジ テーブル エイジング時間より長くなっています。

この問題については以下の 2 点を検討する必要があります。

- ルーティング トポロジーの再設計を行い、任意のリモート IP サブネットのトラフィックが Catalyst 2948G-L3 への入出力で同じルートを通るようにする。

- Catalyst 2948G-L3スイッチに接続されたルータインターフェイスのARPエージングタイムを5分に短縮します(arp timeout <seconds>インターフェイスコンフィギュレーションコマンドを使用)。

最初の回避策は優先されますが、2 番目の回避策はパフォーマンスに悪影響を及ぼすことなく、ユニキャスト フラッディングの量を大幅に減少させる可能性があります（ほとんどの場合、ルータにかかる ARP 処理の負荷の増加は大きくありません）。

デフォルトで 4 時間の ARP エージング タイムでは、ユニキャスト フラッディングが約 4 時間発生する可能性があります。短縮した ARP タイマーを使用して、ブリッジ テーブル エントリが再インストールされる約 4 分前まではユニキャスト フラッディングが継続する場合があります。これは、ルータの ARP テーブル内のホストにトラフィックが存在しない場合（エージング タイム - 60 秒）、ルータはそのホストに対して再度 ARP を行い、Catalyst 2948G-L3 または 4908G-L3 スイッチのダイナミック ブリッジ テーブル エントリをリフレッシュまたは再インストールするからです。

ARP タイマーとブリッジ テーブル タイマーを正確に同期させる方法はないため、2 番目の回避策が完全にユニキャスト フラッディングを排除するわけではありません。

関連情報

- Catalyst 2948G-L3 設定例

- テクニカル サポートとドキュメント – Cisco Systems