コアスイッチを理解する: 主な違いと用途

2025 年 3 月 20 日

ジェイソンリーブス

の重要性 コアスイッチ 回復力のあるネットワークインフラストラクチャを構築し、維持することは非常に重要です。コアスイッチは、データトラフィックの中心ハブとして、適切なデバイス間通信コアスイッチを保証します。これにより、ネットワークの有効性、信頼性、および情報交換の速度が決まります。この記事では、コアスイッチの重要な側面について説明します。これには、コアスイッチの重要な機能、同じカテゴリ内の他のスイッチとの違い、および組織でコアスイッチを購入する際に覚えておくべき基準が含まれます。エンタープライズレベルのネットワークの最適化からネットワーク階層の概念の検討まで、このガイドは IT プロフェッショナル向けにカスタマイズされており、十分な情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。

コアスイッチとは何ですか? また、どのように機能しますか?

コアスイッチは、ネットワークのバックボーンまたはコアレイヤーとして機能する大容量のネットワークスイッチです。レイヤー間および異なるセクションの部門間で通信を正確にルーティングする役割を担います。簡単に言えば、大量のデータをより高速に伝送するのに役立ちます。コアスイッチは、アクセススイッチとディストリビューションスイッチ間のトラフィック制御の中心です。ネットワークインフラストラクチャ全体でデータを信頼性とタイムリーな方法でルーティングする役割を担っているため、ネットワークの信頼性と安定性を確保する上で重要な役割を果たします。

ネットワークコア層の理解

ネットワークのコア層は、ネットワークのアーキテクチャ基盤として機能します。高速で信頼性の高いデータを提供するように設計されています。異なるネットワークを介した転送セグメント。他のレイヤーからのトラフィックを集約し、スムーズな通信を実現します。このレベルのコアスイッチは、パフォーマンスとスケーラビリティを考慮して調整されており、現代のネットワークの帯域幅需要をレイテンシを抑えながら最小限に抑えます。コア層は、すべてのネットワークデバイスとシステム全体での全体的かつ実用的なデータフローに不可欠です。

コア層スイッチの機能

コアレイヤースイッチには、ネットワークで機能するために重要な機能が複数あります。

データトラフィックの集約: 配布層とアクセス層からのデータを蓄積し、ルーティングとスイッチングを管理します。
高性能: 信頼性が高く迅速なデータ配信を保証し、低遅延で大量のトラフィックをサポートします。
冗長性とフォールトトレランス: この機能は冗長性を通じてネットワークの信頼性を確保し、障害が発生した場合でもネットワークアクセスを継続しながら、優れたフォールトトレランスを実現します。
スケーラビリティサポート: パフォーマンスを低下させることなく、より高い帯域幅のニーズを満たすことで、さらなるネットワーク開発を可能にします。
セキュリティ機能: コアスイッチには通常このようなセキュリティ機能が備わっているため、ネットワークの中心にある重要なデータに対して強力なセキュリティを提供します。

これらの機能により、ネットワークインフラストラクチャの継続的なフローを中断することなく、スムーズな機能が最適化され、コア層スイッチの重要性が実証されます。

データセンターにおけるコアスイッチの役割

コアスイッチは、データセンターネットワークの重要なコンポーネントです。コアスイッチは、サーバーやその他の関連デバイス間の高速データ転送を容易にし、アクセススイッチとアグリゲーションスイッチからのトラフィックを統合します。現代のデータセンターでは、コアスイッチは、中断のない継続的な運用を保証する冗長性とフォールトトレランスを提供するため、不可欠です。これらの環境では帯域幅の要件が絶えず増加しているため、データセンターのコアスイッチは、耐久性と精密なエンジニアリングを評価するために、厳格なストレステストも受けます。コアスイッチは、ネットワークの最適な機能を保証するために非常に重要です。

コアスイッチは、ディストリビューションスイッチやアクセススイッチとどう違うのでしょうか?

コアスイッチとディストリビューションスイッチの比較

コアとディストリビューションの主な違いスイッチはネットワーク内での機能であるコアスイッチは、さまざまなサブシステムをディストリビューションスイッチに接続してデータ転送を行うと同時に、大容量通信による安定したリンクを維持することで、ネットワークのバックボーンとして機能します。ディストリビューションスイッチは、アクセススイッチとコアスイッチ間のデータフローを管理します。コアスイッチはネットワーク全体に最高のパフォーマンスと信頼性を提供するため、ディストリビューションスイッチは効率的なルーティング、トラフィック管理、およびネットワークセグメンテーションを提供し、ローカルレベルでのリソースの制御を可能にします。この機能分割により、特にアクセスレイヤーとコアレイヤー間のネットワーク全体のパワーとスケーラビリティが向上します。

コア層スイッチとアクセス層スイッチの違い

コアスイッチとアクセスレイヤースイッチは、単一のネットワーク内で異なる機能を持ちます。コアスイッチはネットワークのバックボーンを促進し、高速データ転送により複数のネットワークセグメント間の通信のパフォーマンスを最大限に高め、シームレスにします。一方、アクセスレイヤースイッチは、コンピューター、プリンター、ワイヤレスアクセスポイントなどのエンドデバイスをネットワークに接続し、エッジで動作させます。コアスイッチは速度と信頼性に重点を置いているのに対し、アクセスレイヤースイッチはデバイスの接続性を重視しているため、ユーザーレベルのアクセスと基本的なトラフィック転送に不可欠です。

コアスイッチとエッジスイッチの機能の比較

ネットワークのインフラストラクチャでは、コアスイッチとエッジスイッチが特定の機能を担当します。コアスイッチは、信頼性の高いバックボーン接続を提供し、高いデータ転送速度を管理し、ネットワーク内の層間通信を維持するように構築されています。さらに、ネットワークの安定化に不可欠な速度と冗長性を保証します。

エッジスイッチは周辺機器の近くに配置されます。エッジスイッチはプリンタやコンピュータなどのユーザーデバイスとネットワークをリンクし、デバイス間のデータトラフィック管理を可能にします。コアスイッチは高速でのデータ集約に関係しますが、エッジスイッチはデバイスレベルでのデータフローを保証します。機能は異なりますが、どちらも効果的なネットワークシステムで目的を果たします。

コアスイッチでリンクアグリゲーションが重要なのはなぜですか?

ネットワーク管理におけるリンクアグリゲーションの利点

複数のネットワークインターフェイスを 1 つの論理接続に結合すると、帯域幅容量が増加します。これは、ネットワークのパフォーマンス、信頼性、およびスケーラビリティを最適化し、より大量のデータトラフィックを処理するリンクアグリゲーションによって実現されます。たとえば、データセンターでは、デバイスが互いにシームレスにリンクされるため、遅延や輻輳を防ぐことができます。

リンクアグリゲーションを使用すると、冗長性が大幅に強化されます。接続の 5,600 つのリンクに障害が発生しても、他のリンクは中断することなく動作し続けます。中断のないリンク接続は、特に継続的なデータ統合と最小限のダウンタイムに依存する企業にとって重要です。調査によると、企業の非アクティブ状態の平均コストは XNUMX 分あたり XNUMX ドルであるため、専門家のユーザーは、ネットワーク障害のリスクを軽減するためにリンクが必須であると考えています。

リンクアグリゲーションにより、複数の接続間でトラフィックを均等に分散できるため、負荷分散の精度が向上します。ネットワークの不具合のリスクも軽減されるため、リソースの使用率が向上します。エンタープライズグレードのネットワークでも、グループにインターフェイスが追加され、フレームワーク全体を変更する必要なくネットワークの需要に合わせて調整できるため、アグリゲーションのメリットを享受できます。

最終的に、リンクアグリゲーションはネットワーク全体のパフォーマンスを向上させるため、特に強力なデータ処理能力を備えた高い可用性が求められる現代のネットワーク環境に必要な技術となります。

高速データ伝送のためのリンクアグリゲーションの実装

高速データ転送のためのリンクアグリゲーションを確立するには、IEEE 802.3ad (Link Aggregation Control Protocol、LACP) に準拠したデバイスを見つけます。各参加者のデバイスを設定して LACP を有効にし、デバイス間の適切な関係を維持します。これに続いて、さまざまなデバイスからの複数の物理接続を 3 つの論理リンクにプールすることで、リンクアグリゲーショングループ (LAG) が形成されます。下流のスイッチ、ルーター、サーバー、およびコアのレイヤー 3 にあるその他のすべてのデバイスで LAG の適切な構成を維持し、すべてのデバイスで設定が均一になるようにします。最後に、コアスイッチのレイヤー XNUMX で、ネットワークの帯域幅、冗長性、および全体的な復元力の増加を確認します。正確な実装により、効率的で信頼性の高い高速データ転送が保証されます。

ネットワークアーキテクチャ内でコアスイッチはルーターと連動してどのように動作しますか?

企業ネットワークへのルーターの統合

企業ネットワーク内では、ルータはさまざまなネットワークセグメントを接続し、それらの間のデータトラフィックを管理する中央デバイスとして機能します。ルータは、ローカルエリアネットワーク (LAN) とワイドエリアネットワーク (WAN) のデータ通信に最適なルートを選択します。ルータとコアスイッチは、インターネットアクセスを含む内部および外部のデータフローを促進します。内部ネットワーク内のルーティングとデータ転送はコアスイッチが担当し、インターネットワーキングと呼ばれる他のネットワークとのネットワーク間接続と通信は、スケーラブルかつ高性能な方法でルータが担当します。OSPF や BGP などのルーティングプロトコルを設定すると、企業環境における信頼性とリソース割り当ての効率が向上します。

ネットワークトラフィックとパケット転送の管理

ネットワークトラフィックを効果的に管理することは、企業環境のパフォーマンス、セキュリティ、信頼性にとって不可欠です。パケット転送またはルーティングは、ルーターやスイッチなどのネットワークデバイスによって実行される基本機能の 1 つであり、データパケットを適切な場所に転送します。高度な技術では、パケットのヘッダー情報を活用し、トポロジ、ネットワークトラフィック、QoS パラメータを使用してルートを評価し、最適なパスを選択します。

現在のエンタープライズネットワークでは、ダイナミック Open Shortest Path First (OSPF) および Border Gateway Protocol (BGP) ルーティングポリシーとその独自バージョンを使用して、トラフィック負荷の変化を活用し、ネットワークのリソース割り当てを最大限に高めています。たとえば、OSPF はリンク状態情報を使用してデータ転送の最短パスを計算し、BGP は WAN (ワイドエリアネットワーク) でポリシーベースのルーティングを実行します。その結果、輻輳を抑制し、重要なアプリケーションのパフォーマンスを向上させるために、帯域幅の制限、割り当て、トラフィックの優先順位付けなどを含むトラフィックシェーピング対策が存在します。

高度な産業リソースが効果的であることが証明されるにつれ、パケット転送に効率的なアルゴリズムを使用すると、遅延期間が短縮され、需要の高い環境でのパケット損失防止が大幅に強化されるという主張が実証されています。フローベースの分析やリアルタイムのトラフィック可視化などの強化された監視リソースにより、管理者はネットワークの詰まりに対する予防措置に使用できる即時のデータを取得できます。これらの戦略により、企業は組織の需要の拡大に関係なく、高いパフォーマンスを維持する安全なネットワークを提供できます。

信頼性とパケット損失の最小化の確保

組織は、信頼性を維持し、パケット損失を許容しきい値以下に抑えるために、トラフィックの優先順位付けやその他の QoS ポリシーをインフラストラクチャに組み込む必要があります。ハードウェアの交換やファームウェアの変更によってネットワークデバイスを定期的に更新すると、潜在的な脆弱性が軽減され、システムパフォーマンスが向上します。冗長ネットワークパスとフェールオーバープロトコルを組み合わせることで、停止の影響を軽減できます。SNMP (Simple Network Management Protocol) ベースまたはフローベースの分析ツールを使用すると、プロアクティブな監視が可能になり、考えられるすべてのボトルネックを迅速に解決して、データフローが妨げられないようにすることができます。

コアスイッチにはどのような構成が必要ですか?

基本的なコアスイッチ構成設定

次の設定を組み込むと、コアスイッチの信頼性とサービスパフォーマンスが向上します。

VLAN 構成: トラフィック制御とセキュリティ強化のために VLAN を作成します。VLAN ルーティングには、VLAN ID とトランクポートを設定する必要があります。
スパニングツリープロトコル (STP): STP/RSTP/MSTP をアクティブにして冗長性を管理し、ループを軽減してネットワークの信頼性を高めます。
IP ルーティング: VLAN 内にレイヤー 3 ルーティングを実装して、ネットワークの相互通信を容易にします。ネットワークドメインのニーズが変化する場合は、静的ルートを選択するか、OSPF と BGP を使用します。
サービス品質 (QoS): 特に音声とビデオのトラフィック制御を改善するには、QoS 標準とポリシーを確立する必要があります。
アクセス制御リスト (ACL): ACL を作成してシステム内外の情報の流れを制御し、設定されたセキュリティポリシーに従って情報漏洩を制限します。
ポートセキュリティ: ポート制御機能を有効にして、ポートの使用を制限し、MAC アドレスの変更を制御します。
冗長性とフェイルオーバー: LACP ベースのリンクアグリゲーション、冗長電源、複数の電源ルートを実装することで信頼性を高めます。
監視とログ記録: システム上のユーザーアクティビティを追跡するために SNMP 監視と NetFlow または sFlow を設定し、問題の修正とフォローアップのレビューに役立つログファイルを設定します。

これらの標準に従ってスイッチを保護すると、柔軟性、拡張性、および高いレベルでパフォーマンスを発揮するネットワークインフラストラクチャが保証されます。

レイヤー3スイッチのインターフェースとポート設定のカスタマイズ

レイヤー 3 スイッチのポートとインターフェイスのカスタム構成には、パフォーマンスを最大化し、正しいネットワーク操作機能を確保するためのパラメータの設定が含まれます。これには次のものが含まれます。

IP アドレスの割り当て: VLAN 間ルーティングとネットワーク内の通信を容易にするために、定義済みのインターフェイスに IP アドレスを割り当てます。
VLAN を構成する: 定義された VLAN に対してインターフェイスを設定して関連付け、ネットワークトラフィックを効果的にセグメント化します。
ポートモードの設定: ネットワークアーキテクチャの要求に応じて、インターフェイスをアクセスポート (エンドデバイス) またはトランクポート (スイッチ間で VLAN トラフィックを伝送する) に設定できます。
ポート速度とデュプレックスを調整する: 接続されたデバイスが自動的にネゴシエートされない場合は、最適なパフォーマンスを実現するためにポート速度とデュプレックスモードを手動で設定します。
スパニングツリープロトコル (STP) を有効にする: ポートでスパニングツリープロトコルをオンにして、ネットワークからループを削除し、信頼性の高いトポロジを維持します。
アクセス制御の適用: ポートに ACL を設定して、特定のセキュリティポリシーを適用し、不正なアクセスを防止します。

上で説明したように、これらの構成により、ネットワークアクティビティが簡素化され、セキュリティが強化され、レイヤー 3 スイッチの展開における負荷の増加が可能になります。

よくある質問（FAQ）

Q: コアスイッチとは何ですか? 標準スイッチとどう違うのですか?

A: コアスイッチは、ネットワークスイッチ階層のコア層で主に動作するネットワークスイッチです。この層は、ネットワーク内のデータ循環のバックボーンとして機能します。コアスイッチは、処理できるデータ量と帯域幅、および選択した回線の可変帯域幅を構成するルーティング機能と QoS 機能において、標準スイッチとは異なります。

Q: コアスイッチと通常のスイッチの主な違いは何ですか?

A: コアスイッチと通常のスイッチの主な違いは、コアスイッチの容量です (たとえば、コアスイッチは、データ容量の拡張、ルーティング機能の強化、データパケットに関する QoS 規定の強化に対応します)。コアスイッチは通常、ネットワークのバックボーンに配置されますが、通常のスイッチは需要の少ないサービスがあるブランチネットワークに配置されます。

Q: 大容量コアネットワークインフラストラクチャにおいて、コアスイッチは何を行いますか?

A: コアスイッチは、大規模なデータ相互接続、豊富な帯域幅リソースを提供し、複雑なルーティングや QoS などの高度な機能をサポートすることで、大容量のコアネットワークインフラストラクチャを実現します。これにより、ネットワークのコア層で持続的かつ適切なデータフローが可能になります。

Q: ネットワークにおけるコア層の役割は何ですか?

A: コア層は、データ伝送速度と、さまざまなネットワーク部分またはセグメント間のデータ転送を重視するネットワークアーキテクチャの中心です。最適なデータパケットルーティングを保証し、エリアネットワークの集約層と配信層をリンクします。

Q: 組織がコアスイッチに注意を払うことがなぜ重要なのですか?

A: 組織はコアスイッチに重点を置く必要があります。コアスイッチはネットワークインフラストラクチャのパフォーマンス、信頼性、およびスケーラビリティを決定するからです。最適なコアスイッチは、シームレスなサービス、接続性、およびその他の機能を提供し、大量のデータトラフィックと増大するビジネス需要に対応します。

Q: コア層のスイッチの例としては、どのようなものがありますか?

A: コアレイヤー管理スイッチの例としては、高帯域幅、ルーティング、QoS メカニズムの高度なオプションを提供する完全な機能を備えたスイッチがあります。これらは、大規模なネットワークとデータ管理を目的としています。

Q: コアスイッチは、ネットワークの集約層にどのような方法で価値を追加しますか?

A: コアスイッチは、複数の分散層の出力を効果的に統合し、データフローを管理し、ネットワークのさまざまなセグメント間の迅速な接続を提供することで、ネットワークの集約層に付加価値をもたらします。これにより、ネットワーク全体の信頼性とパフォーマンスが向上します。

Q: ネットワークバックボーンを設計する際に、コアスイッチの機能に関して他に考慮すべきことはありますか?

A: ネットワークバックボーンを設計する際は、コアスイッチに高スループット、マルチレイヤルーティング、トラフィック処理のための強力な QoS、相当なゲートウェイ負荷能力などの機能が備わっているかどうかを確認してください。これらの機能は、信頼性の高いコアネットワークの基本的な基盤となります。

Q: 大容量のシングルコアスイッチは、あらゆるタイプのネットワークに使用できますか?

A: 大容量のコアスイッチは、小規模であまり洗練されていないネットワークでは必要ないかもしれませんが、ほとんどのエンタープライズネットワークのニーズに対応できます。そのような場合には、よりシンプルなモデルで、必要な機能を確実かつ経済的に実行できます。

参照ソース

1. 新しい DWDM コアスイッチ設計。

著者: M. Dai
発行年：2020
概要: この論文では、高密度波長分割多重 (DWDM) コアスイッチの設計について説明します。コアスイッチアーキテクチャは、ネットワーク光学の効率とパフォーマンスを最大化します。提案されたスイッチ設計は、モデリングとシミュレーションによって評価され、理論的なパフォーマンスが測定されました (ダイ、2020).

2. コンピュータネットワーク

3. ネットワークスイッチ