STP（Spanning Tree Protocol）は、ネットワークにおけるループを防止するために使用されるプロトコルです。

IEEE規格では IEEE 802.1D として定義されています。

STPの目的
・ネットワークループの防止
・冗長経路の管理

STPがない場合

ループ構成を取るとフレームが永遠に回り続けてしまうという問題があります。

PC-Aから送付されたARPはPC-Bに到着するが、 他経路を通じて、SW-Aに戻ってきてしまうものもあり、 更にそれをフラッディングするため、ループが発生する これをブロードキャストストームと言う

このように冗長構成を作ると、もしSTPがなければ： フレームが無限に回り続ける MACアドレステーブルが不安定（上書きされ続ける） CPU負荷上昇・ネットワーク停止 ➡ STPはこのループを自動的に検出・防止します。

STPの基本動作

STPは、スイッチ同士で「BPDU（Bridge Protocol Data Unit）」という制御フレームをやり取りし、
ネットワーク全体で**1本のツリー構造（Spanning Tree）**を形成します。

●ステップ1：ルートブリッジ（Root Bridge）の選出

ネットワーク全体で、最も優先度（Bridge ID）が低いスイッチを
「ルートブリッジ（Root Bridge）」として選出します。

Bridge ID = 優先度（Priority） + MACアドレス

デフォルトの優先度は 32768 です。
（優先度が同じなら、MACアドレスが小さい方が勝ち）

●ステップ2：各スイッチが経路コストを計算

ルートブリッジまでの**経路コスト（Path Cost）**を計算し、
最短経路を選びます。

リンク速度	コスト値（IEEE推奨）
10 Mbps	100
100 Mbps	19
1 Gbps	4
10 Gbps	2

●ステップ3：ポートの役割を決定

各スイッチのポートには、STPによって次の役割が決まります。

ポート役割	意味
Root Port (RP)	ルートブリッジへ最短経路のポート（各スイッチに1つ）
Designated Port (DP)	セグメント内でフレーム転送を担当するポート
Non-Designated Port (Blocking)	ループ防止のためブロックされるポート

ステップ4：ポート状態遷移

STPポートは、以下のステップで動作状態を変えます。

Blocking → Listening → Learning → Forwarding

状態	内容
Blocking	フレーム転送せず、BPDUだけ受信
Listening	STP情報を処理、MAC学習はまだ行わない
Learning	MACアドレスを学習するが転送はしない
Forwarding	フレームを転送する通常状態
Disabled	手動で無効化（shutdown）

STPで使われる制御フレーム：BPDU

BPDU（Bridge Protocol Data Unit） とは、
スイッチ同士でSTP情報を交換するための制御フレームです。

BPDUには以下の情報が含まれます：

• ルートブリッジID
• 経路コスト
• 送信元ブリッジID
• タイマー情報（Hello、Max Age、Forward Delay）

タイマー設定

タイマー名	内容	デフォルト値
Hello Time	BPDU送信間隔	2秒
Forward Delay	Listening/Learningの時間	15秒
Max Age	BPDU情報の保持時間	20秒

➡ 合計で約30〜50秒かけて収束するため、
再構築時に通信が一時停止する。

RSTP（Rapid STP）への進化

STPは再収束に時間がかかるため、改良版が登場しました。

名称	規格	特徴
STP	IEEE 802.1D	約30秒で再収束
RSTP	IEEE 802.1w	数秒で再収束（高速STP）
MSTP	IEEE 802.1s	VLANをグループ化してSTP負荷を軽減

まとめ

項目	内容
名称	Spanning Tree Protocol
規格	IEEE 802.1D
目的	L2ループ防止
仕組み	一部ポートをブロックし、1本のツリーを構築
キー概念	ルートブリッジ、BPDU、ポート役割、状態遷移
問題点	再収束が遅い（30秒前後）
改良版	RSTP（高速）、MSTP（複数VLAN対応）