スイッチ選びのXNUMXつのポイント

ネットワーク エンジニアとして、ネットワークの設計にはスイッチの選択が含まれます。 スイッチを選ぶ際に注意すべき点は何ですか?

スイッチ選択の重要なポイント: 

(1) 標準 (固定構成スイッチ/モジュラー スイッチ)

(2) 機能（レイヤー2スイッチ/レイヤー3スイッチ）

(3) ポート数

(4) ポート帯域幅

(5) 交換容量

(6) パケット転送速度

スイッチの規格：

スイッチは主に固定構成スイッチとモジュラースイッチに分類されます。

固定構成スイッチのサンプル図

モジュラースイッチのサンプル図

• 固定構成スイッチ

(1) 固定構成スイッチは鉄の箱として理解できます。 一般に、固定構成スイッチには、固定数のポート、固定電源モジュール、ファンなどが備わっています。 したがって、固定構成のスイッチは通常、拡張できません。

(2) 固定構成スイッチは、スケーラビリティを向上させるスタッキング技術をサポートしているため、複数の固定構成スイッチを XNUMX つのスイッチに形成できます。

チェーン接続とリング接続

3) 通常の状況では、固定構成のスイッチはネットワーク アクセス層またはアグリゲーション層で使用されます。

• モジュラースイッチ

モジュラー スイッチはシャーシをベースにしており、要件に応じてインターフェイス ボード、スイッチ ボード、電源モジュールを個別に構成できます。 フレーム スイッチのスケーラビリティは、一般にスロットの数に基づいています。 モジュラースイッチは一般にネットワークの中核的な位置で使用されます。

ネットワーク図

上のネットワーク図に示すように、データセンター ネットワークでは、CE5800、CE6800、および CE8800 はボックス型のデバイスであり、通常はアクセス層として使用されます。 CE128 はフレームタイプのデバイスであり、通常はコア層として使用されます。

したがって、デバイスを選択するときは、スイッチの実際の使用レベルに基づいて、固定構成スイッチを選択するかモジュラー スイッチを選択するかを決定できます。

演算

スイッチは動作プロトコル層に応じて分類され、レイヤ 2 スイッチとレイヤ 3 スイッチに分類できます。

レイヤ 2 スイッチとレイヤ 3 スイッチの違い：

レイヤ 2 スイッチ:

OSI参照モデルのデータリンク層の第2層で動作するスイッチの主な機能には、物理​​アドレス指定、エラーチェック、フレームシーケンス、フロー制御などがあります。 (下の図に示すように、レイヤー XNUMX スイッチはデータリンク層で動作し、データ フレームを処理できます)

レイヤー2スイッチ

レイヤ 3 スイッチ:

XNUMX層スイッチ機能搭載装置とは、単にLANスイッチにルータ装置のハードウェアとソフトウェアを重ね合わせるのではなく、XNUMX層目のスイッチにXNUMX層目のルーティング機能を持たせ、両者を有機的に組み合わせたものです。 (下の図に示すように、XNUMX 層スイッチはネットワーク層で動作し、データ パケットを処理できます)

レイヤー3スイッチ

ポート数

固定構成スイッチ

スイッチが提供できるポートの数は、固定構成スイッチのタイプごとに基本的に固定されており、通常は 24 または 48 のアクセス ポートと 2 ～ 4 のアップリンク ポートです。 Huawei CE5850-48T4S2Q-EI を例に挙げます (以下を参照)。 48M アクセス ポートが 1000 個、4G アップリンク ポートが 10 個、2G アップリンク ポートが 40 個あります。

固定構成スイッチのサンプル図

モジュラースイッチ

モジュラー スイッチのポート数は、構成されたボードの数に関係します。これは、通常、最高密度のインターフェイス ボードが構成された場合に各シャーシがサポートできるポートの最大数になります。 Huawei の CE12804 を例に挙げると、4 つのサービス ボード LPU をサポートしており、ポートは特定のボード モデルに関連しています。 36 ポート 100G ボードの場合、ボードが完全に挿入されている場合、合計 144 個の 100G ポートがあります。

モジュラースイッチのサンプル図

ポート数に基づいてスイッチを選択する方法:

スイッチを選択するときは、現在のビジネス状況と将来の拡張性に基づいて選択する必要があります。 スイッチ ポートの数は、アクセスする必要がある端末の数を表します。

48 個のアクセス ポートを持つスイッチの場合、48 つの端末が 200 つのポートを占有する場合、XNUMX つのスイッチは XNUMX 台の端末に接続できます。 従業員数 XNUMX 人の会社では、このようなスイッチが XNUMX 台必要になります。

ポート速度

スイッチがサポートするポート速度:

現在のスイッチが提供するポート速度には、100Mbps/1000Mbps/10Gbps/25Gbps などが含まれます。

 スイッチのポート速度単位:

スイッチのポート速度の単位は bps (ビット/秒) です。.

スイッチポート

交換容量

スイッチング容量 スイッチ

スイッチのスイッチング容量は、バックプレーン帯域幅またはスイッチング帯域幅とも呼ばれます。

スイッチング容量は、スイッチ インターフェイス プロセッサ (またはインターフェイス カード) とデータ バスの間で処理できるデータの最大量です。

バックプレーン帯域幅は、スイッチの合計データ交換容量を表し、単位は Gbit/s です。 スイッチのスイッチング容量が大きいほど、データ処理能力は強化されますが、同時に設計コストも高くなります。 全二重ノンブロッキング スイッチングを実現するには、全ポートの容量の XNUMX 倍とポート数の積がスイッチング容量未満である必要があります。

 スイッチング容量は、 スイッチ。

バス スイッチの場合、スイッチング容量はバックプレーン バスの帯域幅を指します。

バススイッチ

スイッチ マトリックスを備えたスイッチの場合、スイッチング容量はスイッチ マトリックスの合計インターフェイス帯域幅を指します。

スイッチマトリックスを備えたスイッチ

このスイッチング容量は理論上の計算値ですが、スイッチが取り得る最大のスイッチング容量を表します。 現在のスイッチ設計では、このパラメータがスイッチ全体のボトルネックにならないように設計されています。

パケット転送速度

スイッチのパケット転送速度:

インターフェイス スループットとも呼ばれるパケット転送速度は、通信デバイスのインターフェイス上のデータ パケット転送能力を指し、通常、単位は pps (パケット/秒) です。 スイッチのパケット転送速度は通常、実際の測定結果であり、スイッチの実際の転送パフォーマンスを表します。

 パケット転送速度の計算方法：

パケット転送速度の測定基準は、単位時間当たりに送信される64バイトのデータパケット数（最小パケット数）に基づいています。

パケット転送レートを計算するときは、プリアンブルとフレーム ギャップの固定オーバーヘッドを考慮する必要があります。

デフォルトでは、フレーム間ギャップは最大 12 バイトであるため、ユーザーはデフォルト設定を使用することをお勧めします。 ユーザーがインターフェイスのフレーム ギャップをより小さい値に変更すると、受信側でデータ フレームを受信した後、次のフレームを受信するのに十分な時間がなくなる可能性があり、その結果、転送されたパケットを時間内に処理できなくなり、パケット損失が発生します。

デフォルトのフレーム間ギャップ

イーサネット フレームの長さは可変であることはわかっていますが、スイッチが各イーサネット フレームを処理するために使用する処理能力はイーサネット フレームの長さとは関係ありません。 したがって、スイッチのインターフェイス帯域幅が一定の場合、イーサネット フレーム長が短くなるほど、スイッチが処理する必要があるフレームが増え、より多くの処理能力を消費する必要があります。

補足事項

複数のルーティング プロトコルを使用する場合は?

XNUMX つの異なるルーティング プロトコルがルーティング情報を交換する必要がある場合、複数のルーティング プロトコルが使用されます。 もちろん、経路再配布では経路情報を交換することもできます。 次の状況では、マルチルーティング プロトコルを使用する必要はありません。

1. 古いバージョンの Interior Gateway Protocol (IGP) から新しいバージョンの IGP にアップグレードします。
2. 別のルーティング プロトコルを使用したいが、元のルーティング プロトコルを保持する必要がある。
3. 内部ルートを終了して、厳密なフィルタリング ポリシングを持たない他のルータによって干渉されないようにする必要があります。
4. 複数のメーカーのルーターで構成される環境にいます。

ディスタンス ベクター ルーティング プロトコルとは何ですか?

ディスタンス ベクター ルーティング プロトコルは、小規模なネットワーク環境向けに設計されています。 大規模なネットワーク環境では、このようなプロトコルはルートの学習やルートの維持時に大量のトラフィックを生成し、帯域幅を過剰に占有します。

90 秒以内に隣接サイトからルーティング テーブルの更新を受信しない場合、隣接サイトは到達不能とみなされます。 ディスタンス ベクトル ルーティング プロトコルは、隣接サイトのルーティング テーブルを更新できるように、ルーティング テーブル全体を 30 秒ごとに隣接サイトに送信します。

このようにして、ルーティングの目的で他のサイト (直接接続されているかどうかにかかわらず) からネットワークのリストを収集できます。 ディスタンス ベクター ルーティング プロトコルは、ホップ カウントをメトリックとして使用して、宛先に到達するために必要なルーターの数を計算します。

たとえば、RIP は Bellman-Ford アルゴリズムを使用して最短パス、つまり宛先に到達するまでのホップ数が最も少ないルートを決定します。 許可されるホップの最大数は、通常 15 に設定されます。15 を超えるルーターを通過する必要がある端末は、到達不能とみなされます。

ディスタンス ベクトル ルーティング プロトコルには、IP RIP、IPX RIP、Apple Talk RTMP、IGRP などがあります。

リンクステートルーティングプロトコルとは何ですか?

リンクステート ルーティング プロトコルは大規模ネットワークに適していますが、その複雑さにより、ルーターはより多くの CPU リソースを必要とします。 壊れたリンクや新しく接続されたルーターをより短時間で検出できるため、プロトコルのコンバージェンス時間がディスタンス ベクター ルーティング プロトコルよりも短くなります。

通常、隣接ステーションから 10 秒以内に HELLO メッセージを受信しない場合、そのステーションは到達不能であると見なされます。 リンクステート ルーターは、近隣ルーターに更新メッセージを送信し、認識しているすべてのリンクを通知します。

これは、最適なパスのメトリック値が数値コストであることを決定します。その値は通常、リンクの帯域幅によって決まります。 コストが最小のリンクが最適とみなされます。 最短経路優先アルゴリズムでは、可能な最大コストの値はほぼ無限になる可能性があります。

ネットワークに変化がない場合、ルーターは、更新されていないルーティング テーブルを定期的に更新するだけで済みます (期間の長さは 30 分から 2 時間です)。

IP OSPF、IPX NLSP、IS-IS など、リンク ステート ルーティング プロトコルがいくつかあります。

ルーターはディスタンス ベクター ルーティング プロトコルとリンク ステート ルーティング プロトコルの両方を使用できますか?

はい。 各インターフェイスは、異なるルーティング プロトコルを使用するように構成できます。 ただし、ルートを再配布することでルーティング情報を交換できる必要があります。

アクセステーブルとは何ですか?

アクセス テーブルは、ルータでのデータ パケットの入出力を制御するために管理者によって追加される一連のルールです。 ルーター自体によって生成されるものではありません。 アクセス テーブルでは、宛先へのパケットの出入りを許可または禁止できます。

アクセス テーブルのエントリは順番に実行されます。つまり、データ パケットが到着すると、エントリは最初に最初のエントリによってバインドされているかどうかを確認し、バインドされていない場合は順番に実行します。 パケットが最初のエントリと一致する場合、それが許可されているか禁止されているかに関係なく、後続のエントリのチェックを実行する必要はありません。

各インターフェイスのプロトコルごとにアクセス リストは XNUMX つだけ存在できます。

どのタイプのアクセス テーブルがサポートされていますか?

アクセス リストは番号によって識別できます。 特定のプロトコルとそれに対応するアクセス テーブル番号は次のとおりです。

• IP標準アクセスリスト番号：1～99
• IP拡張アクセスリスト番号：100～199
• IP X標準アクセスリスト番号：800～899
• IP X拡張アクセスリスト番号：1000～1099
• AppleTalkアクセスリスト番号：600～699

IP標準アクセステーブルを作成するにはどうすればよいですか?

IP 標準アクセス リストは、次のコマンドで作成できます。 Access-list アクセス リスト番号 {permit | 拒否} ソース [ソースマスク]

このコマンドの場合：

• アクセス リスト番号: このエントリがどのアクセス リストに属しているかを決定します。 数値の範囲は 1 ～ 99 です。
• 許可 | deny: このエントリが特定のアドレスからのトラフィックを許可するかブロックするかを示します。
• ソース: 送信元 IP アドレスを決定します。
• ソース – マスク: アドレス内のどのビットが照合に使用されるかを決定します。 ビットが「1」の場合、アドレス内のビットは無視できることを意味し、「0」の場合、アドレス内のビットが照合に使用されることを意味します。 ワイルドカードを使用できます。

次に、ルータ設定ファイル内のアクセス テーブルの例を示します。

Router# アクセスリストを表示

標準IPアクセスリスト1

拒否 204.59.144.0、ワイルドカード ビット 0.0.0.255

何でも許す

ルート再配布をいつ使用するか?

ルートの再配布は通常、ある自律システムからルートを学習し、別の自律システムにブロードキャストする役割を担うルーター上で設定されます。 IGRP または EIGRP を使用している場合、ルートの再配布は通常自動的に実行されます。

アドミニストレーティブ ディスタンスとは何ですか?

アドミニストレーティブ ディスタンスは、ルーティング プロトコルのルーティングの信頼性を指します。 各ルーティング プロトコルには信頼性の高い順に信頼レベルが割り当てられ、この信頼レベルはアドミニストレーティブ ディスタンスと呼ばれます。 XNUMX つの異なるルーティング プロトコルから宛先へのルーティング情報の場合、ルータはまずアドミニストレーティブ ディスタンスに基づいてどのプロトコルを信頼するかを決定します。

再配布を設定するにはどうすればよいですか?

ルーティングを再配布する前に、まず次のことを行う必要があります。

1) 新しいプロトコルを追加する場所を決定します。

2) 自律システム境界ルーター (ASBR) を特定します。

3) どのプロトコルがコアで、どのプロトコルがエッジであるかを決定します。

4) 配線の再配分の方向を決定します。

ルーティング アップデートは、次のコマンドを使用して再配布できます (この例は OSPF 用です)。

router(config-router) #redistribute プロトコル [プロセス ID] [メトリック metric – 値] [メトリック タイプ タイプ – 値] [サブネット]

このコマンドの場合：

• プロトコル: ルーターがルートを再配布するためのソース ルーティング プロトコルを示します。

主な値は、bgp、eqp、igrp、isis、ospf、static [ip]、connected、rip です。

• process-id: OSPF プロセス ID を指定します。
• metric: 再配布されたルートのメトリック値を示すために使用されるオプションのパラメータ。 デフォルトのメトリック値は 0 です。

隣接ルーターを特定することが重要なのはなぜですか?

ルータに障害が発生しても、許容可能な時間内に他のルータが収束できるため、小規模ネットワーク内で隣接するルータを特定することは難しくありません。

ただし、大規模なネットワークでは、障害が発生したルーターを検出するまでの待ち時間が大幅に長くなる可能性があります。 ルータは障害が発生したルータについてより早く学習でき、ルータが情報を交換する間隔よりも hello メッセージの間隔が短いため、隣接ルータを知ることでコンバージェンスを高速化できます。

ディスタンス ベクトル ルーティング プロトコルを使用するルータは、隣接ルータがルーティング更新情報を送信しない場合にのみ、隣接ルータが到達不能であることを検出できます。この時間は通常 10 ～ 90 秒ですが、リンク ステート ルーティング プロトコルを使用するルータは、隣接ルータが到達不能であることを検出できます。 hello メッセージを受信しないと隣接ルータに到達できず、その間隔は通常 10 秒です。

ディスタンス ベクター ルーティング プロトコルとリンク ステート ルーティング プロトコルはどのようにして隣接ルーターを検出するのでしょうか?

ディスタンス ベクトル ルーティング プロトコルを使用するルーターは、ルーティング テーブル (ルーターに直接接続されているネットワークを含む) を作成し、このルーティング テーブルを直接接続されているルーターに送信します。

隣接ルータは、受信したルーティングテーブルを自身のルーティングテーブルにマージし、また、自身のルーティングテーブルを隣接ルータに送信する。 リンクステート ルーティング プロトコルを使用するルーターは、ネットワーク全体の宛先のリストを含むリンクステート テーブルを作成する必要があります。

更新メッセージでは、各ルーターはリスト全体を送信します。 隣接ルータは更新メッセージを受信すると、その内容をコピーし、隣接ルータに情報を送信します。 ルーティング テーブルの内容を転送するときに再計算する必要はありません。

IGRP および EIGRP を使用するルータは、OSPF のように近隣ルータを検出し、ルーティング アップデートを交換するために hello メッセージをブロードキャストすることに注意してください。

EIGRP は、ネットワーク層プロトコルごとにネイバー テーブルを維持します。このテーブルには、ネイバーのアドレス、キュー内で送信を待機しているメッセージの数、ネイバーとの間でメッセージを受信または送信するのに必要な平均時間、およびネイバーが存在しない時間が含まれます。リンクがダウンしていると判断される前に、近隣からメッセージを受信します。

自律システムとは何ですか？

自律システムは、管理当局の制御下にあるルーターとネットワークのグループです。 LAN に直接接続されているルーターでも、インターネットにも接続されているルーターでもかまいません。 企業バックボーンによって相互接続された複数の LAN にすることもできます。

自律システム内のすべてのルーターは相互接続され、同じルーティング プロトコルを実行し、同じ自律システム番号が割り当てられている必要があります。 自律システム間のリンクは、BGP などの外部ルーティング プロトコルを使用します。

BGPとは何ですか?

BGP (Border Gateway Protocol) は、自律システム間でルーティング情報を動的に交換するルーティング プロトコルです。 自律システムの古典的な定義は、IGP および共通メトリックを使用して他の自律システムにメッセージを転送する、管理組織の制御下にあるルーターのグループです。

BGP で自律システムという用語を使用することは、自律システムの管理が他の自律システムに統合された内部ルーティング プランを提供することであり、それによって到達可能なネットワークに一貫したルーティング プランが提供されるという事実を強調するためです。

BGP はどのような種類のセッションをサポートしますか?

BGP 隣接ルーター間のセッションは、TCP プロトコルに基づいています。 TCP プロトコルは、次の XNUMX 種類のセッションをサポートする信頼性の高いトランスポート メカニズムを提供します。

• 外部 BGP (EBGP): XNUMX つの異なる自律システムに属するルーター間のセッション。 これらのルーターは連続しており、同じメディアとサブネットを共有します。
• 内部 BGP (IBGP): 自律システム内のルーター間のセッション。 これは、自律システム内のルートを見つけるプロセスを調整および同期するために使用されます。 BGP ルーターは、自律システム内のどこにでも配置でき、途中に複数のルーターを配置することもできます。

初期データ ストリームの内容は BGP ルーティング テーブル全体であることに注意してください。 ただし、後でルーティング テーブルが変更された場合、ルーターは変更された部分のみを送信します。 BGP はルーティング テーブル全体を定期的に更新する必要はありません。 したがって、BGP 送信者は、接続が確立されている間、現在のすべてのピア ルーターによって共有される BGP ルーティング テーブル全体を維持する必要があります。

BGP ルーターは、接続が生きていることを確認するために Keep Alive メッセージを定期的に送信します。 エラーまたは特殊な状況が発生すると、ルーターは通知メッセージを送信します。 接続に失敗すると、通知メッセージが生成され、接続が切断されます。 – RFC11654 より、BGP オペレーション。

BGP はルートの再配布を許可しますか?

許可する。 BGP は主に自律システム間のルーティングに使用されるため、RIP、OSPF、IGRP のルーティング テーブルを自律システムに転送するには、これらのルーティング テーブルの統合をサポートする必要があります。

BGP は外部ルーティング プロトコルであるため、内部ルーティング プロトコルとは動作が異なります。 BGP では、IP ルーティング テーブルにルートがすでに存在する場合にのみ、NETWORK コマンドを使用して BGP ルーティング テーブルにルートを作成できます。

データベース内のすべての BGP ルートを表示するにはどうすればよいですか?

データベース内のすべての BGP ルートを表示するには、EXEC コマンド ラインで次のように入力するだけです。

IP BGP パスの方法

このコマンドの出力は次のようになります。

アドレス ハッシュ参照カウント MetricPath

0x297A9C020i

スプリット ホライズンとは何ですか?

スプリット ホライズンは、ルーティング ループを回避し、ルートの収束を高速化するテクノロジーです。 ルータは、ルータ自身が送信した無駄なルーティング情報を受信する可能性があるため、スプリット ホライズン テクノロジーでは、端末から受信したルーティング更新情報を反転せず、無限ルーティングにカウントされてクリアされない情報のみを反転します。

ルーティング ループはどのように生成されるのでしょうか?

ネットワーク経路集約時間の存在により、ルーティング テーブルの新規または変更された経路がネットワーク全体ですぐに安定化できず、不整合な経路が存在し、ルーティング ループが発生します。

メトリック値とは何ですか?

メトリック値は距離を表します。 ルート探索時に最適なルートを決定するために使用されます。 各ルーティング アルゴリズムはルーティング テーブルを生成するときに、ネットワークを通過する各パスの数値 (メトリック値) を生成し、最小値が最適なパスを示します。

メトリック値の計算では、パスの XNUMX つの特性のみを考慮できますが、パスの複数の特性を組み合わせることにより、より複雑なメトリック値が生成されます。 一般的に使用されるメトリクスには次のようなものがあります。

• ホップ数: メッセージが通過するルーターの出力ポートの数。
• Ticks: データリンクの遅延 (1 秒あたり約 18/XNUMX)。
• コスト: ネットワーク管理者が定義した帯域幅、コスト、またはその他の計算方法に従って取得される任意の値にすることができます。
• 帯域幅: データリンクの容量。
• 遅延: メッセージが送信元から宛先に移動するのにかかる時間。
• 負荷: ネットワーク リソースまたはリンクの使用された部分のサイズ。
• 信頼性: ネットワーク リンク上のエラー ビットの割合。
• 最大伝送単位 (MTU): パス上のすべてのリンクが許容できる最大メッセージ長 (バイト単位)。

IGRP はどのタイプのルーティング メトリックを使用しますか? このメトリック値は何で構成されていますか?

IGRP はいくつかのルーティング メトリックを使用します。 これには次の部分が含まれます。

• 帯域幅: 送信元と宛先の間の最小帯域幅の値。
• レイテンシ: パスに蓄積されたインターフェイス遅延。
• 信頼性: リンクによって維持される状態に基づいて、送信元と宛先の間で考えられる最悪の信頼性。
• 負荷: 送信元と宛先の間のリンクの最悪の場合の負荷。ビット/秒で表されます。
• MTU: パス内の最小 MTU 値。

ルーターがルートを探すときに必要なXNUMXつの情報とは?

すべてのルーターは、メッセージのルートを見つけるために次の情報を必要とします。

• 宛先アドレス: メッセージの宛先ホスト。
• 近隣の決定: ルータのインターフェイスに直接接続されているものを示します。
• ルート検出: 近隣者がどのネットワークを認識しているかを検出します。
• ルーティング: 近隣から学習した情報を使用して、宛先への最適な (メトリック関連の) パスを提供します。
• ルーティング情報を保持する: ルーターは、知っているすべてのルーティング情報を保存するルーティング テーブルを保持します。