[AipuWaton] ネットワークエンジニア必携の知識:コアスイッチの使いこなし

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ネットワークエンジニアリングの分野において、コアスイッチを理解することは、効率的なデータ処理とシームレスな通信を実現するために不可欠です。コアスイッチはネットワークのバックボーンとして機能し、異なるサブネットワーク間のデータ転送を容易にします。この記事では、コアスイッチを最適に活用し、ネットワーク全体のパフォーマンスを向上させるために、すべてのネットワークエンジニアが理解しておくべき6つの基本概念を概説します。

バックプレーン帯域幅の理解

バックプレーン帯域幅(スイッチング容量とも呼ばれる)は、スイッチのインターフェースプロセッサとデータバス間の最大データスループットです。高架道路の車線数に例えれば、車線数が多いほどスムーズに流れるトラフィック量が多くなります。すべてのポート通信がバックプレーンを通過するため、この帯域幅はトラフィック量が多い時間帯にボトルネックとなることがよくあります。帯域幅が広いほど、同時に処理できるデータ量が増え、データ交換が高速化します。逆に、帯域幅が限られていると、データ処理速度が低下します。

キーフォーミュラ:
バックプレーン帯域幅 = ポート数 × ポートレート × 2

たとえば、1 Gbps で動作する 24 ポートを備えたスイッチの場合、バックプレーンの帯域幅は 48 Gbps になります。

レイヤー2およびレイヤー3のパケット転送速度

ネットワーク上のデータは多数のパケットで構成されており、それぞれが処理にリソースを必要とします。転送速度(スループット)は、パケットロスを除いて、特定の時間枠内で処理できるパケット数を示します。この指標はブリッジ上のトラフィックフローに似ており、レイヤー3スイッチにとって重要なパフォーマンス指標です。

回線速度スイッチングの重要性:
ネットワークのボトルネックを解消するには、スイッチがライン速度スイッチングを実現する必要があります。つまり、スイッチング速度が送信データの伝送速度と一致する必要があります。

スループット計算:
スループット (Mpps) = 10 Gbps ポートの数 × 14.88 Mpps + 1 Gbps ポートの数 × 1.488 Mpps + 100 Mbps ポートの数 × 0.1488 Mpps。

24 個の 1 Gbps ポートを備えたスイッチは、非ブロッキング パケット交換を効率的に行うために、最低 35.71 Mpps のスループットを達成する必要があります。

スケーラビリティ:将来に向けた計画

スケーラビリティには主に 2 つの側面があります。

スロット数

スイッチのスロット数によって、搭載できる機能モジュールとインターフェースモジュールの数が決まります。各モジュールはスロットを1つ占有するため、スイッチがサポートできるポートの最大数が制限されます。

モジュールの種類

多様なモジュールタイプ(LAN、WAN、ATMなど)をサポートすることで、スイッチは多様なネットワーク要件への適応性を高めることができます。例えば、LANモジュールには、多様なネットワークニーズに対応するために、RJ-45やGBICといった様々な形式が採用されている必要があります。

レイヤー4スイッチング:ネットワークパフォーマンスの向上

レイヤー4スイッチングは、MACアドレスやIPアドレスだけでなく、TCP/UDPアプリケーションのポート番号も評価することで、ネットワークサービスへのアクセスを高速化します。高速イントラネットアプリケーション向けに特別に設計されたレイヤー4スイッチングは、負荷分散を強化するだけでなく、アプリケーションの種類とユーザーIDに基づいた制御も提供します。これにより、レイヤー4スイッチは、機密サーバーへの不正アクセスに対する理想的なセーフティネットとして機能します。

モジュールの冗長性:信頼性の確保

堅牢なネットワークを維持するには、冗長性が鍵となります。コアスイッチを含むネットワークデバイスは、障害発生時のダウンタイムを最小限に抑えるために冗長性を備えている必要があります。管理モジュールや電源モジュールなどの重要なコンポーネントには、安定したネットワーク運用を確保するためのフェイルオーバーオプションが必須です。

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ルーティングの冗長性:ネットワークの安定性の向上

HSRPおよびVRRPプロトコルを実装することで、コアデバイスにおける効果的な負荷分散とホットバックアップが保証されます。コアスイッチまたはデュアルアグリゲーションスイッチ構成においてスイッチ障害が発生した場合、システムは迅速にバックアップ手段に移行し、シームレスな冗長性を確保し、ネットワーク全体の整合性を維持します。

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結論

これらのコアスイッチに関する知見をネットワークエンジニアリングのレパートリーに取り入れることで、ネットワークインフラ管理における運用効率と有効性を大幅に向上させることができます。バックプレーン帯域幅、パケット転送速度、スケーラビリティ、レイヤー4スイッチング、冗長性、ルーティングプロトコルといった概念を理解することで、ますますデータドリブン化が進む世界において、一歩先を行くことができます。

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投稿日時: 2025年1月16日