コア スイッチと通常のスイッチの違いは何ですか?

コアスイッチは一種のスイッチではなく、コア層（ネットワークのバックボーン）に配置されたスイッチです。

一般に、大規模なエンタープライズネットワークやインターネットカフェは、元の投資を保護するための強力なネットワーク拡張機能を実現するためにコアスイッチを購入する必要があります。 コンピュータの数が50に達すると、これらの場所でコアスイッチが使用される場合があります。 コンピュータが50台未満の場合は、ルーターで十分です。いわゆるコアスイッチはネットワークアーキテクチャ用です。 複数のコンピューターを備えた小さなローカルエリアネットワークの場合、8つのポートを備えた小さなスイッチをコアスイッチと呼ぶことができます。

差異s コアスイッチと通常のスイッチの間

• ポート間の違い

標準のスイッチポートの数は通常24〜48であり、ほとんどのネットワークポートはギガビットイーサネットまたはファストイーサネットポートです。 主な機能は、ユーザーデータにアクセスするか、アクセスレイヤーで一部のスイッチデータを集約することです。 この種のスイッチは、比較的小さなバックプレーン帯域幅で、Vlanの簡易ルーティングプロトコルといくつかの簡易SNMP機能を設定できます。

• 　 違いs ネットワークへの接続またはアクセスの間

ユーザーのネットワーク接続またはアクセスを直接処理するネットワークの部分は通常、アクセスレイヤーと呼ばれ、アクセスレイヤーとコアレイヤーの間の部分はディストリビューションレイヤーまたはアグリゲーションレイヤーと呼ばれます。 アクセスレイヤーの目的は、エンドユーザーがネットワークに接続できるようにすることです。そのため、アクセスレイヤースイッチには、低コストでポート密度が高いという特徴があります。

アグリゲーションレイヤースイッチは、複数のアクセスレイヤースイッチのアグリゲーションポイントであり、アクセスレイヤーデバイスからのすべてのトラフィックを処理し、コアレイヤーへのアップリンクを提供できる必要があります。 したがって、アグリゲーションレイヤスイッチは、パフォーマンスが高く、インターフェイスが少なく、スイッチングレートが高くなります。

ネットワークの主要部分はコアレイヤーと呼ばれます。 コア層の主な目的は、通信の高速転送を通じて、最適化された信頼性の高いバックボーン伝送構造を提供することです。 したがって、コアレイヤスイッチアプリケーションは、より高い信頼性、パフォーマンス、およびスループットを備えています。

ネットワークのさまざまな層

コアスイッチの利点

通常のスイッチと比較して、データセンタースイッチには、大容量キャッシュ、大容量、仮想化、FCoE、レイヤー2 TRILLテクノロジー、スケーラビリティ、およびモジュールの冗長性という特性が必要です。

• 大規模キャッシュテクノロジー

データセンタースイッチは、従来のスイッチの発信ポートのキャッシュ方法を変更しました。 分散キャッシュアーキテクチャを採用しており、キャッシュは通常のスイッチよりもはるかに大きくなっています。 キャッシュ容量は1G以上に達することができますが、一般的なスイッチは2〜4mにしか達することができません。 各ポートのバーストトラフィックキャッシュ容量は、200ギガビットのフルライン速度の条件下で10ミリ秒に達する可能性があるため、バーストトラフィックの場合でも、大規模なキャッシュにより、ネットワーク転送でのパケット損失をゼロにすることができます。データセンター内の多数のサーバーとバーストトラフィック。

• 大容量機器

データセンターのネットワークトラフィックには、高密度のアプリケーションスケジューリングとサージバーストバッファリングの特性があります。 ただし、通常のスイッチでは、相互接続を目的としたサービスの正確な識別と制御を実現できません。 また、迅速な応答とゼロパケット損失を達成できないため、ビジネスの継続性を保証することはできません。 システムの信頼性は、主に機器の信頼性に依存します。

したがって、通常のスイッチではデータセンターのニーズを満たすことができません。 データセンタースイッチ 大容量の転送特性を備え、高密度の10ギガビットボード、つまり48ポートの10ギガビットボードをサポートする必要があります。 転送の場合、データセンタースイッチはCLOS分散スイッチングアーキテクチャのみを使用できます。

また、40G、100Gの普及に伴い、40ポート対応の8Gボードと100ポート対応の4Gボードが徐々に市販されています。 また、データセンタースイッチ用の40Gおよび100Gボードはすでに市場に参入しており、データセンターでの高密度アプリケーションの需要に応えています。

• 仮想化技術

データセンター内のネットワーク機器は、高度な管理と高いセキュリティと信頼性の特性を備えている必要があります。 したがって、データセンターのスイッチも仮想化をサポートする必要があります。 仮想化とは、物理リソースを論理的に管理可能なリソースに変換して、物理構造の障壁を打ち破ることです。

仮想化テクノロジーを使用すると、複数のネットワークデバイスを統一された方法で管理できます。 単一のデバイス上のサービスを完全に分離できるため、データセンターの管理コストを40％削減し、IT使用率を約25％向上させることができます。

仮想化技術

• TRILLテクノロジー

データセンターにレイヤーXNUMXネットワークを構築するという点では、元々の標準はFTPプロトコルです。 ただし、次の欠点があります。

– STPはポートブロッキングを介して機能し、すべての冗長リンクがデータを転送しないため、ブロードバンドリソースが浪費されます。

– ネットワークにはスパニングツリーがXNUMXつしかなく、データパケットはルートブリッジを通過する必要があります。これは、ネットワーク全体の転送効率に影響します。

したがって、STPは超大規模データセンターの拡張には適していません。 TRILLは、STPのこれらの欠陥を補うために生まれました。 TRILLプロトコルは、レイヤー2の構成と柔軟性をレイヤー3のコンバージェンスとスケールと効果的に組み合わせます。 ネットワーク全体は、第2層での構成を必要とせずに、ループなしで転送できます。 TRILLテクノロジーは、データセンタースイッチの基本的なレイヤーXNUMX機能であり、通常のスイッチでは使用できません。

• FCoEテクノロジー

従来のデータセンターには、多くの場合、データネットワークとストレージネットワークがあります。 FCOEテクノロジーの出現により、ネットワークコンバージェンスが可能になります。 FCoEは、ストレージネットワークのデータフレームをイーサネットフレームにカプセル化して転送するテクノロジーです。 この融合技術の実現はデータセンターのスイッチで行われる必要があり、通常のスイッチには通常これらの機能がありません。

リンクアグリゲーション、冗長性、スタッキング、ホットバックアップなどの機能も非常に重要であり、実際のアプリケーションにおけるコアスイッチのパフォーマンス、効率、および安定性を決定します。

リンク集約

リンクアグリゲーションは、XNUMXつ以上のデータチャネルを組み合わせてXNUMXつのチャネルにし、より高い帯域幅の論理リンクとして表示されます。 リンクアグリゲーションは通常、バックボーンネットワークに接続されたサーバーやサーバーファームなど、帯域幅要件の高いXNUMXつ以上のデバイスを接続するために使用されます。 リンク帯域幅を拡張し、接続の信頼性を高めるために使用できます。

たとえば、会社にはXNUMXつのフロアがあり、異なるビジネスを運営しています。 XNUMXつのフロアのネットワークは元々別々でしたが、同じ会社が相互作用することは避けられません。 このとき、XNUMXつのフロア間のネットワークを開放し、相互に接続している部門が高速で通信できるようにすることができます。 以下に示すように：

スイッチAとスイッチBを接続するためのEth-Trunkインターフェイス

上の図に示すように、SwitchAとSwitchBはそれぞれイーサネットリンクを介してVLAN10とVLAN20のネットワークに接続されており、SwitchAとSwitchBの間には大量のデータトラフィックがあります。

ユーザーは、同じVLANが相互に通信できるように、SwitchAとSwitchBの間に大きなリンク帯域幅を提供できることを期待しています。 一方、ユーザーは、データ送信とリンクの信頼性を確保するために、ある程度の冗長性を提供することも望んでいます。

Eth-Trunkインターフェイスを作成し、メンバーインターフェイスを追加して、リンク帯域幅を増やします。 1つのスイッチがEth-Trunk1で構成され、通信する必要のあるXNUMXつの回線のポートがEth-TrunkXNUMXに追加され、対応するVLANが通過できるようにポートトランクが設定されます。 このようにして、XNUMXつのフロアのネットワークは正常に通信できます。

リンクの冗長性

ネットワークの安定性を維持するために、複数のスイッチで構成されるネットワーク環境では、ネットワークの効率と安定性を向上させるために、いくつかのバックアップ接続が使用されます。 ここでのバックアップ接続は、バックアップリンクまたは冗長リンクとも呼ばれます。

スイッチのスタッキング

独自のスタッキングケーブルを介して接続すると、複数のスイッチをXNUMXつの論理スイッチにスタックできます。 この論理スイッチのすべてのスイッチは、同じ構成およびルーティング情報を共有します。 個々のスイッチが追加および削除されるため、論理スイッチのパフォーマンスは影響を受けません。

スイッチの光ポートのタイプには、SFP、10G SFP +、 25G SFP28、40G QSFP +、100G QSFP28など。通常の使用では、スイッチに挿入する適切な光モジュールを選択する必要があります。 たとえば、SFPポートはSFP光モジュールに挿入でき、10GSFP+ポートは10G光モジュール用です。 100G QSFP28 ポートは100GQSFP28光モジュールに挿入する必要があります。

電気ポートを備えたスイッチと光ポートを備えたスイッチを相互接続したい場合は、 銅SFP。 これは、光ポートを電気ポートに変換するために使用され、ネットワークケーブルを使用してXNUMXつのスイッチを接続できるようにします。

スタッカブルスイッチは32つのループで接続されています。 スイッチのハードウェアは、デュアルループ上のデータパケットの負荷分散を担当します。 ループは、この大きな論理スイッチのバックプレーンとして機能します。 両方のループが正常に機能している場合、この論理スイッチのデータパケットの伝送速度はXNUMXGbpsです。

データフレームを送信する必要がある場合、スイッチのソフトウェアがどのループがより利用可能であるかを計算し、データフレームがそのループに送信されます。 スタッキングケーブルに障害が発生した場合、障害が発生したケーブルの両端にあるスイッチが障害を検出し、影響を受けるループを切断しますが、論理スイッチは16Gbpsのパケットスループットレートで単一ループ状態で動作できます。 スイッチはデイジーチェーン方式でスタックされます。 接続方法は下図を参照してください。

 スイッチはデイジーチェーン方式でスタックされます

スタッキングにより、スイッチポートと帯域幅の安定性が向上します。

ホットバックアップ (HSRP)

コアスイッチは、ネットワーク全体のコアであり中心です。 コアスイッチの致命的な障害が発生すると、ローカルネットワークが麻痺し、計り知れない損失が発生します。 そのため、コアスイッチを選択すると、一部のコアスイッチにスタッキングやホットバックアップなどの機能が搭載されていることがよくあります。

コアスイッチにホットバックアップを使用することは、ネットワークの信頼性を向上させるための必然的な選択です。 コアスイッチがまったく機能しない場合、問題のルータが通常に戻るまで、そのすべての機能がシステム内の別のバックアップルータに引き継がれます。 これは、ホットスタンバイルータプロトコル（HSRP）です。

HSRPを実現するための条件は、システム内に複数のコアスイッチがあり、それらが仮想ルーターを形成する「ホットバックアップグループ」を形成することです。 常に、グループ内のXNUMXつのルーターのみがアクティブであり、データパケットを転送します。 アクティブなルーターに障害が発生した場合、アクティブなルーターを置き換えるためにバックアップルーターが選択されますが、ネットワーク内のホストはルーターを変更されていないものとして扱います。 したがって、ホストは接続されたままであり、障害の影響を受けません。これにより、コアスイッチの切り替えの問題がより適切に解決されます。

ネットワークデータトラフィックを削減するために、アクティブコアスイッチとバックアップコアスイッチが設定された後、それらは定期的にHSRPパケットを送信します。 アクティブコアスイッチに障害が発生した場合、バックアップコアスイッチがアクティブコアスイッチとして引き継ぎます。 バックアップコアスイッチに障害が発生するか、アクティブコアスイッチになると、別のコアスイッチがバックアップコアスイッチとして選択されます。

アクセスレイヤスイッチからメインコアスイッチへの回線に障害が発生すると、スタンバイマシンに切り替わります。

 

 データリンク障害のシナリオXNUMX

コアスイッチAに接続されているアクセスレイヤスイッチ1のデータリンクに障害が発生すると、アクセスレイヤスイッチ1のデータリンクはコアスイッチBに切り替えられますが、切り替え期間中に、アクセスレイヤスイッチ1はXNUMXつのデータパケットを失います。 、上記のように。

 

データリンク障害のシナリオXNUMX

サーバーとコアスイッチAの間のメインリンク（回線、ネットワークカードなど）に障害が発生した場合、およびサーバーのメインネットワークカードがスタンバイネットワークカードに切り替えられた場合、XNUMXつのデータパケットが失われます。 ただし、メインリンクが復元されると、サーバーはスタンバイネットワークカードからメインネットワークカードに自動的に切り替わり、この切り替え中にデータパケットが失われることはありません。