今日のインターネットの世界では、スムーズなデータ転送と通信が最も重要です。イーサネット ネットワーク スイッチは、世界の隅々で活躍しています。モデムやルーターの補助デバイスであるこの機器は、現代のネットワークの中核を形成し、企業、家庭、企業に強固な基盤を提供し、効率と接続性を最大限に高めて高速化を実現します。小規模オフィスのセットアップ、たとえばホーム ネットのアップグレード、複雑な IT 構造の監視などを行う場合、理解すべき最も重要な機能の 1 つがイーサネット スイッチです。このガイドは、他の機能の中でも特にイーサネット スイッチの機能をよりよく理解し、ネットワークの機能を最大限に活用するのに役立ちます。デスクトップ イーサネットのイノベーションが引き継がれた今こそ、接続性、通信、成果を次のレベルに引き上げる時です。
イーサネット スイッチとは何ですか? また、どのように機能しますか?
イーサネット スイッチは、LAN とも呼ばれるローカル エリア ネットワーク内の複数のデバイスとの接続と通信を容易にする重要なネットワーク ハードウェアです。これらのデバイスは通常、スイッチ イーサネットを介してデータ ケーブルを送信することで動作し、データは宛先のデバイスにのみ転送されます。これにより、デバイスが対象とするデータが最小限に抑えられ、ネットワークの効率がさらに向上します。
イーサネット スイッチは、データ リンク層として知られる OSI モデルの第 2 層で機能し、ネットワーク上の接続されたデバイスは MAC アドレスを通じて認識されます。これにより、転送テーブルと呼ばれるものにアドレスを学習して保存することで、送信されるデータのセキュリティと正確性が保証されます。イーサネット スイッチは、レイヤー 3 スイッチングだけでなく、レイヤー XNUMX スイッチングも実行できるものもあり、一般的に、イーサネット スイッチはネットワークの信頼性とスケーラビリティを向上させます。
イーサネットスイッチの基礎を理解する
イーサネット スイッチは、その動作と割り当てられた監視レベルに基づいて、主に 2 つのグループに分けられます。
- アンマネージド スイッチ: このタイプは、事前の設定なしで操作できる、シンプルなプラグ アンド プレイ スイッチで構成されています。これらのデバイスは自動通信転送を可能にするため、すべてのスイッチ デバイスは相互に通信できます。デバイスのセットアップをあまり必要としないホーム ユーザーや小規模ネットワークでは、これらのスイッチをネットワークにインストールします。
- マネージド スイッチ: ネットワークの機能に関して、より大量の構成を処理できるスイッチです。このようなマネージド スイッチは、VLAN の構成、トラフィック管理、その他の期限の変更など、いくつかの機能を実行できます。これらのスイッチは、高度なパフォーマンス チューニングとカスタマイズが必要な企業ネットワークやその他の複雑なシステムに接続します。
それぞれ異なる機能を果たすため、スイッチの種類を選択する際には、特定のネットワーク設定の要件によって必要なものが決まります。
イーサネットスイッチとルーターの違い
イーサネット スイッチとルーターは、それらを使用するあらゆるネットワークにとって非常に重要なデバイスですが、このネットワークでは異なる機能を実行します。イーサネット スイッチは、ローカル エリア ネットワーク (LAN) 内で動作するデバイスを接続できます。これは OSI モデルのレイヤー 2 (データ リンク層) デバイスであり、MAC アドレスを使用してサイト内のデバイス間でデータ フレームを切り替えます。スイッチは、同じネットワーク内での通信の基本要素であり、情報が正しいターゲットに送信されるようにすることで帯域幅を効率的に使用します。
しかし、ルーティングデバイスはOSIモデルの第3層で動作し、XNUMXつまたは直接のネットワークを接続するために使用されます。ルータはスイッチとは異なり、 ローカルまたはインターネットワークに重点を置く 通信では、IP アドレスを使用して、さまざまなローカル エリアからインターネットまでパケットを送信します。ルーターは、ネットワーク アドレス変換 (NAT) 機能と動的ホスト構成プロトコル (DHCP) 機能も実行し、プライベート ネットワークのコンピューターが他の外部ネットワークと通信できるようにします。
共通性は補助的な機能から生まれます。ルータは適切なパケットを分離する専門家であり、スイッチはネットワーク上のトラフィックを削減することでネットワーク パフォーマンスを最適化します。TACIT はデータ トラフィックのみを許可し、スイッチはデータ トラフィック パターンを決定します。OSPF と BGP は、ルーティング テーブルを介してパケットの決定を支援します。
これらのデバイス内の容量と速度の差は、パフォーマンスデータで確認できます。48ポート以上のエンタープライズイーサネットバージョンは100Gbps以上の速度に対応しており、次のような用途に適しています。 効率的なデータセンター一方、ルーターはポート数は限られていますが、高度なトラフィック ルーティングを備えているため、主にインターネット トラフィックを制御し、WAN 統合を支援するために使用されます。
ネットワーク構造内の複数のデバイスの役割を考慮した計画により、リソースの割り当てとパフォーマンスの最大化が効果的に実現されます。ルータとスイッチを組み合わせることで、ネットワーク環境に関係なく、安全でスムーズな通信ネットワークが実現します。
スイッチ操作におけるMACアドレスの役割
MAC (メディア アクセス コントロール) アドレス システムにより、デバイスは他のシステムと重複することなくローカル エリア ネットワーク (LAN) 経由でパケットを送信できるため、ネットワーク スイッチのパフォーマンスがシームレスになります。簡単に言えば、MAC アドレスは、デバイスのネットワーク インターフェイス カード (NIC) に割り当てられた 48 ビットの XNUMX 進コードとして定義できます。これらのアドレスは、スイッチ、セキュリティ、およびインテリジェンスにとって、スイッチに接続されたデバイスをさまざまなポートにリンクするネットワークの MAC アドレス テーブルを形成および調整するために不可欠です。
スイッチはデータ フレームを受信すると、フレームの送信元 MAC アドレスを評価し、対応するポートとともに MAC アドレス テーブルに記録します。同時に、スイッチは宛先 MAC アドレスを取得し、それを MAC アドレス テーブルと相互参照して、フレームを送信するポートを見つけます。宛先 MAC アドレスがテーブルに存在しない場合、スイッチはフラッディングを実行し、フレームは最初に受信したポートを除くすべてのポートに送信されます。
パフォーマンスを向上させるために、スイッチは一定の頻度で MAC アドレス テーブルを変更し、一定期間アイドル状態が続いた後にその内容を削除します。これにより、テーブルが古くならないようにすることでスペースが確保され、計算が簡素化されます。より高度なスイッチには、VLAN (仮想ローカル エリア ネットワーク) などの機能や、マルチユーザー環境でのセキュリティ対策として MAC アドレスを使用するダイナミック ルーティング プロトコルのサポートが組み込まれており、MAC アドレスの使用がさらに強化されています。
ネットワーキング技術とスイッチの最近の進歩により、高密度ネットワークに接続されるデバイスがさらに増え、MAC テーブルを大きくすることが可能になりました。たとえば、多くのベンダーのエンタープライズ スイッチの MAC アドレス エントリ数は 128,000 程度で、キャンパスやデータ センターなどの大量のデータを必要とする環境で OC の性能をさらに高めることができます。MAC アドレスは、LAN の安定性と拡張性を確保するスイッチの動作特性に不可欠な要素です。
イーサネット スイッチの種類: ネットワークに最適なのはどれですか?
マネージドスイッチとアンマネージドスイッチ: 長所と短所
マネージド イーサネット スイッチとアンマネージド イーサネット スイッチにはいくつかの点で違いがあり、ネットワークのパフォーマンス、スケーラビリティ、または制御への影響を考慮する際に重要になることがあります。2 つのクラスのスイッチを選択する際にも、これらの違いを理解することが不可欠です。
アンマネージドスイッチ
アンマネージド スイッチは、管理を必要とせず、「プラグ アンド ゴー」の状態で使用できることから、その名が付けられています。高度な機能が廃止され、コストが削減されているため、非常に基本的なものです。ただし、価格が下がったということは機能が制限されることを意味します。つまり、中規模から大規模のネットワークでは使用できませんが、ホーム オフィスや小規模オフィスで使用できます。VLAN や QoS などの特定の機能は弱いか欠落しているため、結果として、監視やトラブルシューティングさえも役に立たなくなります。構成が最小限であるため柔軟性に欠けますが、プラグ アンド ゴーであるため、ある程度は簡単に導入できます。
長所：
- 経済的で使いやすい
- エリアネットワークに関する事前の知識は必要ありません
- 帯域幅の必要性が低い小規模から中規模のネットワークに適しています。
短所：
- 高度なトラフィック分析とパフォーマンス管理が未発達
- アクセス制御や暗号化などの機能は存在しない
- 拡張が難しく、ビジネスレベルのアプリケーションには適さない可能性があります。
マネージドスイッチ
他のスイッチとは異なり、マネージド スイッチは、より複雑なネットワーク トポロジーに対して優れたカスタマイズ、監視、トラフィック管理を提供します。ネットワーク管理者は、個々のポートの構成を設定してバンドルし、トラフィックの優先順位付けなどのセキュリティ機能やその他のプロセスを有効にできます。マネージド スイッチは、アップタイムとパフォーマンスが最も重要である企業やデータ センターで人気があります。レイヤー 3 ルーティング、SNMP 監視、冗長プロトコル、その他のネットワーク診断ツールは、メッシュの信頼性を高める高度な機能です。この高度な汎用性には、高度な責任と多額の投資が必要です。ただし、マネージド スイッチは収益も向上させ、キャッシュ フローと収益性を大幅に改善します。
長所：
- VLAN および QoS サポートによりパフォーマンスが向上します。
- アクセス制御オプションが増えると、メッシュ内のセキュリティが強化されます。
短所：
- 管理されていないスイッチよりも高価
- より高度なネットワーク管理が求められる
- 規模に応じて構成が複雑になる
ネットワークに最適なスイッチを選択する際には、ユースケース、リソース、成長のニーズ、必要な制御とセキュリティの強度を考慮してください。小規模な企業や、重要なアプリケーションでない場合は、アンマネージド スイッチで十分です。それ以外の場合は、十分な深さと容量を提供するため、大規模で常に変化するエコシステムにはマネージド スイッチを使用することをお勧めします。
PoE スイッチ: イーサネット経由でデバイスに電力を供給します。
Power over Ethernet スイッチを使用すると、802.3 本の Ethernet ケーブルを使用して、データと電力用のデバイスを接続できます。この機能により、追加の電源や余分なケーブルを敷設する必要がなくなり、実質的に時間とコストを節約できます。通常、PoE スイッチは、IP カメラ、VoIP 電話、ワイヤレス アクセス ポイントなどのデバイスに電力を供給します。IEEE 標準 802.3af、802.3at、XNUMXbt などの業界標準は、PoE スイッチング デバイスの操作と電力供給を規定しています。この点で、PoE スイッチを使用すると、企業はネットワークの物理構造の一貫性を維持しながら、デバイスの場所を拡張できます。
高速接続を実現するギガビット イーサネット スイッチ。
ギガビット イーサネット スイッチは、1 ポートあたり XNUMX Gbps のデータ転送速度で、必要な接続を高速で提供できます。このようなスイッチは、ビデオ会議、大量のデータ転送、クラウドでホストされるサービスなど、帯域幅を大量に消費するアプリケーションで不可欠です。ネットワークをボトルネックにすることなく、デバイス間の通信を容易にします。ギガビット スイッチは、企業環境と小規模ビジネス環境の両方で広く採用されており、既存のイーサネット標準で展開できるため、ネットワーク システム内や最新のシステム内でも簡単に実装できます。優れたパフォーマンスにより、高いスケーラビリティが保証されるため、高速で効率的な接続を必要とする拡張ネットワークに最適です。
自宅やオフィスに最適なイーサネット スイッチの選び方
必要なポート数の決定
スイッチに必要なポートの総数を決定する際には、ネットワークに必要なコンピューター、プリンター、スマートテレビ、ゲーム機、その他のイーサネット デバイスの数を考慮してください。また、現在接続するデバイスの数が増えることが予想されるため、将来の拡張に備えてポートをいくつか追加しておくことも賢明です。たとえば、ホーム ネットワーク ハブで 5 つのデバイスを接続する必要があるとすると、拡張が可能な 8 ポート スイッチを選択すると非常に便利です。選択したスイッチが、少なくとも現在のネットワークの状態と予想される要件に適していることを常に確認してください。
速度と帯域幅の要件を考慮する
イーサネット スイッチを比較する場合、ネットワーク パフォーマンスの低下を避けるために、速度と帯域幅の機能も考慮することが重要です。イーサネット スイッチには速度の評価があります。たとえば、ファスト イーサネットは 100 Mbps、ギガビット イーサネットは 1 Gbps、そして 10 ギガビット イーサネットは 10 Gbps です。現在、ほとんどの家庭や小規模企業では、高速インターネット接続やクラウドベースのサービスや 10K ストリーミングなどのアプリケーションを可能にするギガビット イーサネット スイッチのみが必要です。
ネットワーク全体の帯域幅は、帯域幅によって大きく左右されます。ギガビット イーサネット スイッチの帯域幅は通常、ポートあたり 1 Gbps と評価されていますが、バックプレーンの帯域幅によって制限が決定されます。つまり、ギガビット 16 ポート スイッチには、理想的には 1 Gbps のスイッチング容量が必要であり、これはポートあたり XNUMX Gbps の全二重に相当します。
所有しているデバイスやアプリケーションの種類と、それぞれに必要な帯域幅も考慮する必要があります。ビデオ ゲームのプレイやビデオ通話、大容量ファイルの転送には安定した高帯域幅が必要ですが、TCP/IP などの帯域幅にはそのような要求はありません。また、Web ブラウジングや電子メールの送信には、それほど高い帯域幅は必要ありません。これらの要件を認識することで、最も混雑する時間帯でもネットワークがスムーズに動作することを保証するイーサネット スイッチを選択できます。
VLANやQoSなどの追加機能の評価
VLAN や QoS など、アルゴリズムに統合できる追加オプションの分析では、これらの機能がネットワークのパフォーマンスとその制御をどのように向上できるかを強調しています。VLAN を使用すると、トラフィックを効率的に分割できるため、セキュリティが強化され、トラフィックのボトルネックが軽減されます。同時に、QoS を使用すると、ビデオ会議や VoIP などの重要なトラフィックを優先して、ピーク時でも信頼性の高いパフォーマンスを確保できます。両方の機能は、特定の要件に合わせてネットワークを最適化することを完全に補完します。
イーサネットスイッチのセットアップと構成
デバイスを接続するためのステップバイステップガイド
希望するポジションを選択してください
まず、接続する予定のデバイスの場所に近い、通気性がよく安全なキャビネットにイーサネット スイッチを配置します。これにより、ケーブルの長さを大幅に短縮し、良好なパフォーマンスを維持できます。
Sデバイスをオンにする
付属の電源アダプタを使用して、スイッチを適切な電源に接続します。インジケータ ライトを見て、スイッチが正常にオンになっていることを確認します。
イーサネットケーブルを使用してデバイスを接続する
各デバイスをイーサネット ケーブルでスイッチに接続します。ケーブルの一方の端はデバイスのネットワークに接続し、もう一方の端はスイッチの空いているポートに接続します。
デバイスが接続されているか確認する
接続が完了したら、各ポートに関連付けられたスイッチのインジケーター ライトを確認します。これらのライトは、接続が正常に確立されたかどうかを示すインジケーターとして使用され、接続がオンまたは点滅しているときに表示されます。
ネットワーク機能のテスト
最後に、相互接続されたすべてのデバイスがネットワーク経由で相互に通信できるかどうかをテストします。通常、ネットワークの構成に基づいて、共有リソースまたはインターネットのいずれかにアクセスしてこれを行います。
ネットワークセグメンテーションのためのVLANの構成
イーサネット ローカル エリア ネットワークは、セキュリティや地理的分散を目的として、単一のイーサネット LAN を複数の論理 LAN に分割できることをネットワーク管理者が認識できるようにすることで機能します。したがって、イーサネット VLAN は、セキュリティを向上させ、ネットワーク パフォーマンスを促進することでトラフィック管理を強化します。
イーサネット LAN をセットアップするには、いくつの手順を実行すればよいですか?
ここでは、イーサネット VLAN がどのように機能するかを理解しようとしている人向けのガイドラインをいくつか紹介します。
スイッチインターフェースへのアクセス
明らかに、これはネットワーク経由でコマンド ライン インターフェイスまたは Web 管理コンソールにアクセスすることによって実現できます。
VLANを作成する
適切なレイヤー 3 デバイスから、各 VLAN に ID を割り当てることで VLAN を作成できます。このような ID は、IEEE1Q では 4094 ～ 802.1 の数字として簡単に理解できます。たとえば、VLAN ID 10 を従業員のデバイスに、VLAN ID 20 をゲスト アクセスに、VLAN ID 30 を VoIP デバイスに割り当てることができます。
VLANにポートを割り当てる
イーサネット LAN は有線トラフィックを伝送でき、各 VLAN のスイッチ ポートを定義して、異なるポート セット間の通信を容易にすることができます。各ポートは、アクセス モードまたはトランク モードのいずれかで動作するように設定できます。つまり、特定のポートに単一の VLAN を割り当てるか、タグ付けと組み合わせて複数の VLAN を割り当てます。例としては、VLAN ID 1 のスイッチ ポート 10 ～ 10 と、VLAN ID 11 のスイッチ ポート 15 ～ 20 があります。
VLAN トランキング構成
VLAN トランキングを設定するときは、スイッチ間のリンクまたはスイッチとルータ間のリンクでこの機能を有効にしてください。IEEE 802.1Q などのタグ付けプロトコルでは、同じリンクで VLAN を使用してトランキングが可能になります。
VLAN構成の検証
VLAN 設定を確認するには、コマンドまたは監視ツールを使用します。ルーティングまたはスイッチングが使用されている場合を除き、ルータまたはレイヤー 3 スイッチを介して送信される VLAN 間のトラフィックがまったく存在しない状態で、構成された VLAN 内の関連デバイスが容易に相互通信できることを確認します。
VLANの利点
- パフォーマンスの向上: VLAN を作成すると、ブロードキャスト ドメインのサイズが縮小されるため、生成される不要なトラフィックも減少し、帯域幅の使用効率も向上します。
- セキュリティの強化: デバイスをそれぞれの VLAN にグループ化することで、他のグループによる不正アクセスを防止できます。たとえば、機密性の高い金融システムは制限された VLAN で動作できます。
- より簡単なネットワーク管理: ネットワークの変更が必要になった場合でも物理的な再配線が不要になるため、デバイスの追加や再配置がより簡単になります。
統計的サポート
最近の傾向を分析すると、VLAN を統合した企業では、通常、使用率と比較して帯域幅の使用率が最大 30% 向上することがわかっています。さらに、VLAN 設定により、内部サイバー攻撃の範囲が 70% 削減されます。侵入が VLAN のより広い範囲内で計画または攻撃されることにより、ネットワーク上の移動は特定のセグメントのみに制限されます。
VLAN の適用は、ネットワーク設計とそのトラフィック動作を完全に把握すると、より効果的になります。適切なセグメンテーションと VLAN の監視および変更を組み合わせることで、増え続ける現代のネットワーク需要に対応することができます。
ネットワークのスイッチパフォーマンスを最適化する
特定のネットワーク設定でスイッチのパフォーマンスを向上させる競争では、遅延や信頼性の速度を低下させることなくトラフィックの増加に耐えられる堅牢な構成と方法を考案する必要があります。現在の世代のスイッチには、サービス品質レート制御 (QoS)、エネルギー効率の高いイーサネット ポート、ポート アグリゲーションなどの重要なツールが組み込まれており、これらの機能によりネットワーク パフォーマンスを大幅に向上させることができます。
1. サービス品質 (QoS) を有効にする: QoS を実装することで、ネットワーク管理者は、ネットワーク上で提供される重要なトラフィックの種類をユーザーの要件に応じて管理および分類できるようになります。たとえば、オンデマンド VoIP やビデオ タイプの会議での音声パフォーマンスの向上などです。QoS が効率的に実装された過去の調査によると、データ パケットの損失が最大 60% 削減され、リアルタイム アプリケーションの大部分がサポートされました。
2. ポート トランキング (リンク アグリゲーション) を使用する: 複数の物理リンクを 802.3 つの論理リンクに統合することで、帯域幅容量を増やし、潜在的な障害を回避できます。わかりやすい例としては、ネットワークが混雑しているときに IEEE 70ad リンク アグリゲーションを使用すると、帯域幅の割り当てを最大 XNUMX% 増やすことができます。
3. スパニング ツリー プロトコル (STP) の最適化: 遅延のないサービスを提供する際の相互接続の効率を低下させる要因はさまざまですが、その XNUMX つが STP の構成が適切でないことです。これにより、仮想ネットワーク内でループやサイクルが発生する可能性があります。Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) などの他のオプションを組み込むことで、ユーザーは、Normal スパニングから Rapid スパニングへの収束時間を最大 XNUMX 倍に高速化できます。
4. レイヤー 3 スイッチを活用する: 大量のデータを処理するネットワークの場合、レイヤー 3 スイッチはルーターからのルーティング作業を分散することでパフォーマンスを向上させます。これらのスイッチはホップ数を削減し、内部ネットワーク フローを増加させるため、企業レベルの環境に最適です。
5. 電力消費を意識する: IEEE 802.3az などのエネルギー効率に優れたスイッチング テクノロジーは、トラフィックのニーズに基づいて電力消費を調整します。省エネスイッチは電力消費を 50% 削減できるため、目標の持続可能性を高め、同時に運用コストを削減できます。
6. 定期的なファームウェアとセキュリティの更新をスケジュールする: スイッチのファームウェアが最新でないと、互換性と脆弱性の管理に問題が生じる可能性があります。ネットワーク管理者は、最新の機能とセキュリティ修正プログラムを確実に含むように更新計画を立てることが賢明です。
これらの戦略とツールを組み合わせることで、スケーラビリティと復元力に対する現代の組織のニーズを補完し、スイッチを最高のパフォーマンスに最適化することができます。適切な実装は、計り知れない課題からネットワークをアクティブで効果的かつ安全な状態に維持することを意味します。
一般的なイーサネットスイッチの問題のトラブルシューティング
接続の問題への対処
イーサネット スイッチで接続の問題が発生した場合は、問題を可能な限り最も効果的に解決するために、特定のトラブルシューティング プロセスに厳密に従うことをお勧めします。このような接続の問題の一般的な原因としては、ケーブルの損傷、スイッチの誤った設定、ハードウェア デバイスの誤動作などが挙げられます。
- ケーブルのテスト: まず、イーサネット ケーブルに切れ目やねじれたコネクタなどの物理的な損傷がないか検査します。統計によると、ネットワークの問題の 70% は、損傷したケーブルや品質の悪いケーブルが原因です。検査後、ケーブル テスターを使用して、すべての接続が正常に機能し、データ転送に必要な基準が満たされていることを確認します。
- 構成とポート設定: スイッチ設定の誤構成は、イーサネット スイッチでの接続不良または接続なしの原因となります。デバイスの速度とデュプレックス構成を含むすべてのポート設定が互いに同一であることを確認することが重要です。たとえば、スイッチとそれに接続されているデバイス間でデュプレックス設定が異なると、衝突率が高くなり、パフォーマンスが低下する可能性があります。
- Power over Ethernet (PoE): スイッチで PoE が有効になっている場合は、接続されたデバイスが十分な電力を消費しているかどうか、またスイッチが PoE の予算内であるかどうかを確認してください。そうでない場合、電力予算の超過により、特定のデバイスへの接続が失われる可能性があります。
- ネットワークのトラフィック ジャムについて考えてみましょう。その原因は多くの場合、ネットワーク ループです。このようなストームによりスイッチが混乱し、接続が中断されることがあります。スパニング ツリー プロトコル (STP) などのオプションを使用すると、問題が解消され、ネットワークが集中化されます。ネットワーク トラフィックの異常な増加とその他のアクティビティが組み合わさったブロードキャスト ストームに気付き、それに応じて対処してください。
- ネットワークを保護し、イーサネット LAN 内のデバイスが適切に動作するように、ネットワーク デバイスには常に最新のファームウェアまたはソフトウェアをインストールしてください。ファームウェアまたはソフトウェアが古い場合、そのデバイスは接続の問題に直面する可能性があります。デバイスにバグまたは互換性の問題があるとします。その場合、潜在的な解決策とパッチが利用可能であり、定期的に実行する必要がある最も重要なことの 15 つは、ソフトウェアを新しいパッチに更新することです。Cisco が実施した調査によると、ルーターに最新のファームウェアを適用することで、接続の問題の約 XNUMX % が解決されています。
- ハードウェアのテストと交換: 前述の手順が効果がない場合、スイッチのハードウェアを分析すると役立つ場合があります。ベンダーの組み込みトラブルシューティング ツールを使用すると役立つ場合もあります。効果のないスイッチは、テスト済みのスイッチに交換できます。
これらの手順に従うことで、戦略の一部が接続の問題の解決に役立ちます。また、ネットワークの一部では、将来的に問題をより迅速に解決できるように、すべての構成と問題を詳細に文書化する必要があります。
PoE関連の問題の解決
Power over Ethernet (PoE) に関する一般的な問題は、不適切な電力割り当て、ケーブルの不良、またはデバイスの非互換性によって発生します。これらの問題を解決するには、次の手順を実行します。
- 電力要件を確認する – 受電デバイスが PoE インジェクタまたはスイッチを超えていないことを確認します。また、マルチデバイス セットアップで適切な電力バジェットが割り当てられていることを確認します。
- ケーブル配線を検査する – ケーブルが損傷していないか、欠陥がないことを確認します。また、Cat5e 規格以下のイーサネット ケーブルは PoE 要件に準拠していないため、使用しないでください。
- 互換性のあるデバイスを評価する – 電源装置と PD が IEEE 802.3af や 802.3at などの同じスイッチング標準に準拠していることを確認します。
- ファームウェアと設定の変更 – PoE インジェクターまたはスイッチのファームウェアを修正し、PoE 設定を確認します。
ほとんどの場合、これらの手順を実行すると、イーサネット スプリッターで発生している問題が解決され、スムーズな操作が保証されます。
ネットワークの速度低下とボトルネックの解決
ネットワークのボトルネックや速度低下を解消または軽減するために、次の重要な事項を実行します。
- ユーザーの帯域幅消費量を調べる – 提供されている帯域幅が消費量を満たすことができるかどうかを判断します。使用量が継続的に提供されている帯域幅に近づく場合は、接続を増やします。
- サービス品質 (QoS) パラメータを変更する - 重要なデバイスまたはアプリケーションをキューの先頭に割り当てて、忙しい時間帯に最初にサービスが受けられるようにします。
- トラフィック パターン - ネットワーク パフォーマンス ツールとアプリケーションを使用して、帯域幅を大量に消費していると思われる異常なデバイスやパターンを検出します。該当する場合は、デバイスが要件にアクセスすることを制限または禁止します。
- ハードウェア コンポーネント – ルーターやスイッチなどのネットワーク コンポーネントは、正常に動作し、最新のアップデートやパッチが適用されている必要があります。故障や古さが疑われる機器は交換する必要があります。
- トラフィック量の多いネットワークを区別する - デバイスが 1 つのネットワークだけを使用しないように、VLAN やサブネットワークとも呼ばれる異なる仮想ローカル エリア ネットワークを設定します。
上記の手順を徹底的に実行すると、ネットワークの応答性の低下の原因となっているコンポーネントが特定され、修正され、信頼性が向上します。
ネットワークの拡張: イーサネット スイッチによるスケーリング
大規模ネットワーク向けのデイジーチェーンスイッチ
大規模ネットワークでスイッチをデイジー チェーン接続する場合、ボトルネックや過度の遅延などのパフォーマンス制限を軽減するために、適切に調整されたトポロジの要件を満たすように努めます。アップリンク ポートを使用してデイジー チェーン接続し、論理的な順序で接続することで、遅延がある程度削減されます。また、ネットワーク内のループを回避するために STP を設定し、ネットワークの効率的な通信と安定性を維持します。この戦略により、信頼性を確保しながらネットワークの容量を増やすことができます。
ワイヤレスアクセスポイントをスイッチに統合する
スイッチと一緒にワイヤレス アクセス ポイントを構成するときは、スイッチ ポートがスパニング ツリー プロトコルで動作し、ユーザーのワイヤレス接続に必要な正しい VLAN を持つアクセス ポートとして設定されるように構成します。さらに、WAP がスイッチに定義されているプロトコルや標準と互換性があるかどうかを確認します (スイッチ経由で電源が供給される場合は PoE など)。また、QoS などの機能を実装することで、ワイヤレス インターフェイスに渡されるトラフィックと、ネットワークに接続されたデバイスを最適化します。これにより、ネットワークの有線コンポーネントとワイヤレス コンポーネント間の通信が容易になります。
スケーラブルなスイッチソリューションでネットワークの将来性を確保
将来、ネットワークの複雑さが増すと、ネットワークの設計と構造を早急に変更する必要が生じます。このためには、ネットワークの拡大に伴って増加する帯域幅要件やデバイスの増加に最適なサポートを提供できるスイッチを正しく選択する必要があります。モジュール設計のスイッチを選択すると、ユニット全体を変更せずに容量を簡単に拡張できます。スイッチが 10GbE 以上などの最新規格をサポートし、進化する技術的要求を満たすために VLAN や十分な PoE 容量などの機能を備えていることを確認してください。インフラストラクチャのスケーラビリティと最新機能をしっかりと活用することで、パフォーマンスを犠牲にすることなく、将来の潜在的な要件に合わせてネットワークを展開することがさらに容易になります。
イーサネット スイッチのセキュリティ: ネットワークの保護
港湾セキュリティ対策の実施
不正アクセスからネットワークを保護するには、ポート セキュリティ対策が役立ちます。まず、各スイッチ ポートに特定の数の MAC アドレスを許可します。検出されたデバイスを割り当てられたポートに自動的に関連付けるために、スティッキー MAC アドレス学習をオンにします。ポート ユーザーを 802.1X 認証に設定して、認証されたデバイスのみがポート経由で接続できるようにします。ポートの使用状況に異常がないか常にチェックし、使用されていないポートを無効にして余分なリスクを排除してください。このような対策を採用すると、パフォーマンスを犠牲にすることなくネットワーク インフラストラクチャのセキュリティが向上するだけでなく、IoT のコンテキストではさらに重要になります。
VLANを使用してネットワークセキュリティを強化する
VLAN は、ネットワークのセグメント化とセキュリティ強化に非常に重要です。たとえば、ネットワークを複数の VLAN に論理的に分離することで、管理者は機密データやシステム部分を一般的なネットワーク トラフィックから保護し、不正アクセスを減らすことができます。その応用例として、HR 財務と IT が異なる VLAN 上にある場合が挙げられます。つまり、これらのセグメントはデバイスを共有せず、VLAN へのアクセス権が異なります。
現在のベスト プラクティスでは、対象の VLAN との間のトラフィック ルーティングを強化するために、IEEE 802.1Q などの VLAN タグ付けプロトコルを適用することが推奨されています。セキュリティをさらに強化するには、VLAN 間にアクセス コントロール リストを配置して、不正なデータのフローを減らし、侵害の試み中に横方向の移動を阻止することができます。調査結果によると、VLAN の分離のような単純だが効果的な対策でも、リソースの露出の増加を 70 パーセント以上削減できます。さらに、VLAN をネットワーク分析ツールと組み合わせると、詳細なトラフィック監視が促進され、異常検出と応答の効率が向上します。
VLAN を導入する場合、構成の監査を最新の状態に保ちながら、スイッチ間のトランク リンクを保護し、VLAN ホッピング攻撃を回避することが極めて重要です。VLAN 分離を厳格なセキュリティ制御と警戒と統合することで、企業は堅牢で保守しやすいネットワーク インフラストラクチャを作成できます。このアプローチにより、セキュリティが向上すると同時に、ネットワークのパフォーマンスが向上し、さまざまな業界規制への準拠が容易になります。
スイッチ管理とアクセス制御のベストプラクティス
- ロールベース アクセス コントロール (RBAC) を実装する: RBAC は、スイッチの管理ロールを選択したグループのみに割り当てるのに役立ちます。これは、組織にとって有害なスイッチ構成の不正な変更を防ぐために実装されます。RBAC をポリシーとして実装する組織は、構成エラーを少なくとも 60% 削減できるため、ネットワークの機能と信頼性が向上します。
- 管理アクセスに安全なプロトコルを使用する: スイッチは、SSH over Telnet などの安全とみなされる管理プロトコルのみを使用するように構成する必要があります。管理ネットワークには、特定の安全なネットワークからのアクセス ポイントのみを含める必要があります。調査によると、暗号化された管理プロトコルを使用すると、建物内の有線ネットワークが傍受され、ネットワークが侵害される可能性が約 25% に低下します。
- ファームウェアとソフトウェアを定期的に更新する: 脆弱性から保護するには、スイッチ管理を最新の状態に保つ必要があります。これにはソフトウェアも含まれます。セキュリティの抜け穴に対するパッチと修正はハードウェア ベンダーによって絶えずリリースされており、これらの更新を迅速に取り入れることで、ハッキングされる可能性が低くなります。スイッチ関連の侵害の約 40% は、デバイスのコンテキスト更新が不足していることが原因です。
- ポート セキュリティ機能の有効化: スイッチ インターフェイスにポート セキュリティ機能を実装することで、許可されていないデバイスの使用を回避します。これには、MAC フィルタリングや 802.1X の有効化などの無効化ポリシーが含まれ、アクセスを許可されたデバイスのみに制限します。ポート セキュリティにより、内部からの脅威や不正なデバイスの導入がこれらの領域で減少しているため、ネットワークのセキュリティが強化され続けます。
- ログ記録と監視を構成する: イーサネット LAN 全体の可視性を高めるには、スイッチでログ記録を有効にし、ログ記録と監視のメカニズムと組み合わせることが重要です。リアルタイム ログ記録の助けにより、管理者は疑わしい行為をできるだけ早く監視できます。過去の調査によると、継続的な監視と警告により、インシデント対応期間が 50% 以上大幅に短縮される可能性があります。
- 未使用のポートと機能を無効にする: 攻撃対象領域を減らすには、未使用のスイッチ ポートと自動ネゴシエーションまたは LLDP (Link Layer Discovery Protocol) 機能を無効にして、ネットワークの複雑さを軽減する必要があります。その結果、攻撃者がアクセスできる可能性のあるアクセス ポイントの数が減少します。
- トランク ポートの強化: 厳密に必要な VLAN のみがトランク ポートを通過できるように、VLAN の堅牢なプルーニングを有効にします。VLAN プルーニングとプライベート VLAN エッジ機能を実装します。VLAN ホッピング攻撃を阻止すると、トランク ポートを切り替えることでネットワークのセグメント化を強化できます。研究者は、VLAN 強化を効果的に導入すると、このような攻撃の成功率が 80% 以上減少することを実証しました。
- スイッチ構成を定期的にバックアップする: スイッチ構成を安全な場所に保存します。これにより、ハードウェアに障害が発生した場合や、設定の悪意のある編集が行われた場合にも、効果的な復元が保証されます。これは、安全なイーサネット アクセス ポイントを維持するために必要です。ハードウェアのバックアップをさらに自動化することで、簡単に復元でき、ダウンタイムを短縮できます。
これらのベスト プラクティスを変更することで、組織のスイッチとアクセス制御システムのセキュリティと信頼性および効率性が向上します。その結果、現在の要件を満たし、将来のリスクに対して十分に保護された俊敏なネットワークが実現します。
よくある質問（FAQ）
Q: イーサネット スイッチの役割は何ですか?
A: イーサネット スイッチは、有線ネットワークを介してデバイスを接続し、情報パケットを交換することでインテリジェントに動作します。各スイッチには複数のポートがあり、パケットを受信するとすぐに、スイッチはパケットの内容を調べて適切なポートを決定します。スミス夫人のコンピュータをシャットダウンして不要なトラフィックを排除する一方で、スイッチは同時に多数の接続を許可します。スイッチ モデルに応じて、イーサネット スイッチは、OSI 通信モデルのレイヤー 10 で 10 Mbps から 2 Gbps までのさまざまな転送速度を処理できます。
Q: ネットワーク スイッチとイーサネット スプリッターの違いは何ですか?
A: ネットワーク スイッチは、イーサネット スプリッターとは動作も構造も異なります。イーサネット スプリッターはまったく異なる機能を実行します。デバイスの配列がイーサネットに接続され、トラフィックは常に 1 つのデバイスから別のデバイスに流れます。イーサネット スイッチは有線で制御され、同時通信によりパフォーマンスが最適化されます。イーサネット スプリッター、またはパッシブ ハブは、1 つのイーサネット接続のみを使用し、トラフィックで管理されない複数のポートを提供し、1 つのポート入力をエコーするだけです。ほとんどの有線ネットワークでは、パッシブ ハブよりもはるかに優れており、個々のデバイスが独自の衝突ドメインで動作するようにするため、スイッチが好まれます。
Q: VLAN の基本原理と、イーサネット スイッチと組み合わせた VLAN の役割について詳しく説明していただけますか?
A: 「仮想ローカル エリア ネットワーク」または VLAN という用語は、物理的な場所に関係なくデバイスをグループ化できるようなネットワークの論理的な細分化を指します。VLAN をサポートするように設計されたこのようなイーサネット スイッチを使用すると、仮想的に分離されているものの、単一の物理ネットワーク モジュールで動作する複数のネットワークにアクセスできます。この機能により、セキュリティが向上するだけでなく、ネットワーク パフォーマンスが向上し、ネットワーク管理のオーバーヘッドが削減されます。VLAN は、イーサネット フレームで VLAN ID と呼ばれる識別子を指定することによって機能します。これにより、スイッチは、別のブロードキャスト ドメインとして、指定された VLAN に属するすべてのポートにのみトラフィックを送信できます。
Q: マネージド イーサネット スイッチとアンマネージド イーサネット スイッチの違いについて説明してください。
A: マネージド イーサネット スイッチとアンマネージド イーサネット スイッチは、設定機能と操作機能によって区別されます。Netgear 8 ポート ギガビット イーサネット アンマネージド プラグ アンド プレイ スイッチなどのアンマネージド スイッチは、ネットワークに接続するとすぐに機能を開始できるため、設定不要のデバイスです。これらのデバイスは、家庭や小規模オフィスのネットワーク ニーズに適しています。一方、マネージド スイッチは、基本的なネットワーク ハードウェアよりも高度な機能を備えており、VLAN、QoS (Quality of Service)、ポート ミラーリング機能、リモート アクセスと管理などの機能を備えています。大規模なネットワークや高度な制御セキュリティ機能を必要とするネットワークは、このようなタイプのマネージド スイッチに最適です。このようなマネージド デバイスはアンマネージド スイッチよりも高価ですが、柔軟性が高く、成長するネットワークの拡張が可能です。
Q: PoE テクノロジーとは何ですか? また、その半導体通信スイッチとは何ですか?
A: Power over Ethernet (PoE) は機能します。つまり、イーサネット ケーブルを介してデータを通信デバイスにリンクします。イーサネットを使用すると、デバイスはデータと電力の両方を受信できます。これにより、VoIP 電話、IP カメラ、ワイヤレス アクセス ポイントなどが、追加の電源ケーブルとペアにする必要がないため、Power over Ethernet スイッチで使用できるようになります。これらのスイッチには通常、IEEE 802.3af または IEEE 802.3at 標準が適用されます。たとえば、4 ポート PoE スイッチには 1 つ以上のイーサネット ポートがあり、ユーザーは PoE 対応デバイスから標準イーサネット モードに切り替えて、接続環境にさらに柔軟性をもたらすことができます。これにより、冗長性がなくなり、インストール費用が削減され、ネットワーク全体でより効率的にデバイスを配置する余地が生まれます。
Q: 自宅やオフィスに設置するイーサネット ネットワーク スイッチの承認を決定するには、どのような重要な詳細情報が必要ですか?
A: 自宅やオフィス用のイーサネット ネットワーク スイッチを選択する際に考慮すべき重要な詳細は次のとおりです。1. ポート数: 現在のニーズだけでなく将来のニーズにも対応できる複数のポートを備えたスイッチを選択します (例: 5 ポート、8 ポート以上)。2. 速度: ギガビット スイッチ (1000 Mbps) に必要なポート数はいくつですか。それとも、ファスト イーサネット スイッチ (100 Mbps) で十分でしょうか。3. フォーム ファクター: 利用可能なスペースに基づいて、デスクトップ スイッチまたは壁掛けスイッチを選択します。4. マネージド スイッチとアンマネージド スイッチ: VLAN などの高度な機能が必要ですか。それとも、プラグ アンド プレイ ソリューションで十分でしょうか。5. PoE サポート: デバイスで Power over Ethernet を使用できる場合は、PoE 機能を備えたスイッチを探してください。6. ブランドの評判: 信頼性とサポートをさらに高めるには、Netgear などの信頼できるブランドを探してください。7. スケーラビリティ: スイッチがネットワークの潜在的な成長をサポートできることを確認します。
Q: 自宅やオフィスのイーサネット セットアップでイーサネット ネットワーク スイッチを使用すると、どのような利点がありますか?
A: イーサネット ネットワーク スイッチを使用すると、さまざまな方法で自宅やオフィスのイーサネットを大幅に改善できます。1. 接続性: イーサネット ポートの数が増えるため、より多くの有線デバイスをネットワークに接続できます。2. パフォーマンスの向上: スイッチを使用すると、ネットワーク上に複数の衝突ドメインを作成できるため、各ポートの輻輳が軽減され、応答時間がさらに長くなります。3. 信頼性の向上: イーサネット LAN セットアップ内の固定デバイスの場合、スイッチ経由の接続はワイヤレスよりも信頼性が高くなる傾向があります。4. ペースの速いアプリケーションのサポート: たとえば、ギガビット スイッチはデータをよりスムーズに転送できるため、大きなファイルの共有やビデオのストリーミングに不可欠です。5. 拡張が簡単: 新しい要件が発生するたびに、ネットワークを拡張できます。6. PoE 機能: ほとんどのスイッチは、IP カメラや VoIP 電話などのデバイスに電力を供給できます。7. VLAN: 管理スイッチには、VLAN などの独自の機能が装備されているため、セキュリティ強化機能を使用してトラフィックを互いに分離できます。
参照ソース
1. SDN への移行は無害です: 従来のイーサネット スイッチを SDN に移行するためのハイブリッド アーキテクチャ
- 著者: Csikor、Levente 他。
- 掲載誌: IEEE/ACM Transactions on Networking、2020
- 概要: この研究では、HARMLESS と呼ばれる新しい SDN スイッチ設計を提案しています。これにより、古いイーサネット スイッチに、簡単な方法で SDN 機能を組み込むことができます。これは、別のソフトウェア モジュールで OpenFlow スイッチのソフトウェアをリバース エンジニアリングすることによって行われ、競争力を失うことなく、既存のインフラストラクチャに SDN を安価かつ効率的に組み合わせることができます。
- 主な調査結果: HARMLESS は、特に中小企業にとって、新しい中小企業の SDN 導入コストの削減を実現し、競合ソリューションが一般的に達成している既存のデータプレーンのパフォーマンス指標を満たすか、それを上回ることができます。
- 方法論：著者らは、Csikor、Levente et. Al 2020の協力を得て、スループットからレイテンシに至るまで、従来のSDNソリューションに対するHARMLESSのパフォーマンステストを実施しました。Csikor 他、2020、275–288 ページ).
2. IPパケットサイズパラメータを変更することでCOTSスイッチイーサネットサーバネットワークシステムに利用される決定論的TCPインキャスト抑制技術
- 著者: Jiawei Huang 他
- 掲載先：IEEE Cloud Computing Journal、2020年。
- 概要: 著者らは、データ センター ネットワークにおける TCP インキャストの問題について論じています。この問題は、浅いバッファを持つイーサネット スイッチで発生するパケット損失が原因でスループットが低下した場合に発生します。著者らは、この問題に対する解決策として、IP パケットのサイズを変更するだけの「パケット スライシング」を提案しています。
- 主な調査結果: この方法を導入すると、さまざまなデータセンター TCP プロトコルのグッドプットが平均で 26 倍近くまで向上し、スイッチやエンド ホストの I/O パフォーマンスへの影響は最小限に抑えられることが示されました。
- 方法論：理論的な分析と物理的なテストベッドでの実証的なテストの使用を通じて、パケットスライシングが効果的なツールであることが確立されました（Huang et al.、2020、pp 749-763).
3. ロスレスイーサネットにおけるバッファ処理の再設計
- 著者: 黄翰林 他
- 掲載誌: IEEE/ACM Transactions on Networking、2024
- 概要: 選択的 PFC は、エンドツーエンド偏向輻輳制御の利用とホップバイホップフロー制御を相補的に適用することによって生じるロスレスイーサネットネットワークで一般的な解釈フロー制御の問題を解決することを目的としたバッファ管理技術です。このアプローチは、ネットワーク上のトラフィック状況に合わせて動的に調整されるバッファスペース割り当ての進歩に重点を置いています。
- 主な調査結果: 選択的 PFC の実装により、パーセンテージ フレームの数が約 69% 削減され、非常に大規模な被害フローの平均フロー完了時間設定も削減されます。
- 方法論：本論文は、そのような研究がソノスクバッファ管理とそのようなプロセスの統合を分析していなかったため、そのギャップを埋めた（Huang et al.、2024、pp. 4749–4764) 複合アプローチ。