ネットワークにおけるアクセス スイッチの役割を理解する

An アクセススイッチ アクセス スイッチは、ネットワーク構造の必須部分です。エッジ デバイス (コンピューター、プリンター、IoT デバイスなど) を、より広範なネットワーク インフラストラクチャにブリッジとして接続するように設計されています。中断のない情報交換を保証する、効果的で柔軟かつ安全なコンピューター ネットワークを作成するには、IT スペシャリストとシステム管理者は、ネットワーク内でのアクセス スイッチの役割について知っておく必要があります。このテキストでは、アクセス スイッチに関する基本的な概念、その主な機能、およびネットワーク トラフィックの管理がいかに重要であるかについて説明します。最終的には、アクセス スイッチが VLAN、Power over Ethernet (PoE)、セグメンテーションなどの機能の強力な基盤を構築し、ビジネス環境で実行可能な接続を実現する方法について学習します。

目次

ネットワーク内のアクセス スイッチとは何ですか?

ネットワーク内のアクセス スイッチとは何ですか?

A データスイッチ は、主にワイヤレス アクセス ポイント、プリンター、コンピューターなどのエンド デバイスを、より広範なネットワークに相互接続する、ネットワークの重要な部分です。ネットワーク構造のアクセス ステージで機能し、接続されたデバイスからの情報がネットワークの残りの部分全体に効率的に移動されることを保証します。さらに、これらのスイッチには通常、トラフィックを分離するための VLAN、電源供給用の Power over Ethernet (PoE)、および不正なアクセスに対抗するためのより安全なポート設定に対する追加サポートが付属しています。特に、大規模なポート構成の場合、デバイスまたはマシンと基盤となるネットワーク インフラストラクチャ間の最初のインターフェイスの 1 つになります。

アクセス レイヤー スイッチの定義と目的

アクセスレイヤースイッチとは、コンピュータ、電話、プリンタなどのエンドユーザーのデバイスを、より広範なネットワークインフラストラクチャに接続するように設計されたネットワークデバイスを指します。主に、一貫性とセキュリティを提供することを目的とします。 データを制御しながらネットワークにアクセスする スイッチに接続されたデバイスと上位のネットワーク層の間のトラフィックを制御できます。このようなスイッチには、基本的なセキュリティ対策や、アクセス層に接続されたデバイスをサポートするための Power over Ethernet (PoE) などのネットワーク セグメンテーション機能が搭載されていることがよくあります。これらのスイッチは、ローカル エリア ネットワーク (LAN) 内での効率的な通信を保証します。

アクセススイッチがデバイスをネットワークに接続する方法

これらのスイッチは、ネットワークに接続するコンピュータ、プリンタ、IP 電話などのエンド デバイスの主要な接続ポイントです。これらのスイッチは、イーサネット ポートを使用して物理的な接続を作成し、さまざまなデバイス間の効率的なデータ転送を強化します。また、情報パケットをネットワーク内の適切な場所に誘導することでトラフィックを管理します。通常、接続されたデバイスを保護するための基本的なセキュリティ機能が備わっています。Power over Ethernet (PoE) を提供して、1 本のケーブルで電力とデータを同時に送信できるため、他の電源を必要とせずにこれらのデバイスの展開を簡素化できます。

ネットワークでアクセススイッチを使用する利点

ネットワークにおけるアクセス スイッチの利点:

  • 簡素化されたネットワーク管理: デバイス接続が簡素化され、データ トラフィックの管理が容易になり、運用の複雑さが軽減されます。
  • スケーラビリティ: アクセス スイッチを使用すると、既存のネットワークの通常の実行に影響を与えることなく、新しいデバイスを追加できます。
  • 強化されたセキュリティ: 一部の製品には、接続されたデバイスを保護するためのポート セキュリティや VLAN 分離などの基本的なセキュリティ機能が備わっています。
  • Power over Ethernet (PoE): 多くのアクセス スイッチは PoE 機能を備えており、互換性のあるすべてのデバイスに 1 本のケーブルで電力とデータを供給します。これにより、配線の必要性とコストが削減されます。
  • コスト効率: 電源とネットワーク接続を組み合わせることで、個別のインフラストラクチャの必要性が減り、全体的なネットワーク展開コストが削減されます。

これらの利点により、アクセス スイッチは現代のネットワーク環境に不可欠な要素となっています。

コアスイッチとアクセススイッチの違い

コアスイッチとアクセススイッチの違い

コア層とアクセス層の主な違い

コア層とアクセス層は、 ネットワーク 効率的で信頼性の高い最新のネットワーク アーキテクチャの確保に関与しています。 それらの主な違いは次のとおりです。

  • 機能: ネットワークのバックボーンとも呼ばれるコア層は、主にさまざまなディストリビューション層間の高速データ転送と通信に関係します。特に使用されるアクセス スイッチの数に関して、大量のトラフィックを管理するための信頼性とパフォーマンスに重点を置いています。一方、アクセス層はネットワークのエッジに位置し、コンピューター、電話、IoT デバイスなどのエンド デバイスを接続します。この層の主な役割は、ユーザーをネットワークに取り込むことです。
  • パフォーマンス: コア スイッチは高速パケット転送用に設計されており、高いワークロードをサポートし、低レイテンシを実現できる高度なハードウェアを備えています。一方、アクセス スイッチではエンド デバイスの接続が優先されるため、特にアクセス レイヤーで使用されるスイッチの場合、速度よりもアクセスしやすさが重視されるコア スイッチよりもパフォーマンス要件は低くなります。
  • 設計とスケーラビリティ: コア層は、ネットワークの拡張を容易にするために通常使用される、信頼性が高くスケーラブルなスイッチで構成されています。大量の集約トラフィックを収容できます。ただし、アクセス層は、大量のトラフィックを必ずしも処理することなく、多数のデバイスを収容できるように設計されています。
  • 復元力と冗長性: 復元力は、ネットワーク サービスの中断が起こらないようにすることでコア レイヤーで実現されます。これには、パスの複製や、ポートの信頼性を向上させる高速フェイルオーバー メカニズムの提供などが含まれます。アクセス スイッチには基本的な冗長性機能が含まれている場合もありますが、一般的に、コア ロケーションのものよりもフォールト トレランスが低くなります。
  • コストと導入: 一方、コア スイッチは、多くの機能を備えた高性能ハードウェアを使用するため、高価になる傾向があります。そのため、ネットワーク内の重要なセクションにのみ配置できます。一方、アクセス スイッチは、多数の個別のユーザーやデバイスに同時にサービスを提供できるため、安価です。

コア層とアクセス層は連携して、ネットワーク階層内での役割に合わせてそれぞれ最適化された、信頼性が高くスケーラブルなネットワークを作成します。

ネットワーク インフラストラクチャにおけるコア スイッチの役割

ネットワーク構造は、システムの基盤となるコア スイッチで構成されており、複数の集約ポイント間で高速なデータ転送を可能にし、情報を配信するメイン ハブとして機能します。ネットワーク内のさまざまなセクション間のスムーズな通信、拡張性、信頼性は、コア スイッチに依存します。コア スイッチは、大量のトラフィックを効果的に管理することで、レイテンシを低く抑え、ネットワーク全体のパフォーマンスを向上させます。データ フローの最適化とリンクの切断の防止という点では、階層内のコア スイッチの位置が非常に重要です。

コア スイッチではなくアクセス スイッチを選択する理由は何ですか?

アクセス スイッチは、コンピューター、プリンター、アクセス ポイントなどのエンドポイント デバイスをネットワークに接続する場合に、コア スイッチよりも一般的に好まれます。これは、アクセス スイッチが、ユーザー アクセスとデバイス収集が必要な特定の場所向けに作られているためです。コア スイッチと比較すると、アクセス スイッチは操作が簡単でコストも安いため、小規模ネットワークやエッジ レベルの接続に適した代替手段となります。また、アクセス スイッチには、ガジェットに電力を供給する Power over Ethernet (PoE) などの属性があり、トラフィック量が少ない場合に最適化されているため、ユーザー レベルのネットワーク需要にも適合します。

アクセス スイッチはイーサネット ネットワークでどのように機能しますか?

アクセス スイッチはイーサネット ネットワークでどのように機能しますか?

レイヤー2スイッチとレイヤー3スイッチの理解

データリンク層(レイヤー2)は、一般的にレイヤー2スイッチと呼ばれるスイッチを操作します。これらのデバイスは、メディアアクセス制御(MAC)アドレスに基づいてトラフィックを転送します。MACアドレステーブルは、これらのスイッチがスパニングツリープロトコル(STP)を介してループのないトポロジを作成するのに役立ちます。レイヤーXNUMXスイッチは、ローカルエリアネットワーク(LAN)の重要なコンポーネントであり、高速 小規模ネットワーク内でのデータ転送 同時に、VLAN (仮想ローカル エリア ネットワーク) を使用してトラフィックを効率的に分離します。

ただし、レイヤー 3 スイッチはネットワーク レベル (レイヤー 3) で動作し、ルーターとレイヤー 2 スイッチの両方の機能を備えています。これらのスイッチは、IP アドレスによってトラフィックをルーティングし、異なる VLAN およびサブネット間の通信を容易にします。この機能により、これらのスイッチは、VLAN 間のルーティング、セグメンテーション、および管理の改善が必要な、より大規模なネットワークに適しています。トラフィック パスを最適化し、スケーラビリティを確保するために、最短パスを最初に開く、またはボーダー ゲートウェイ プロトコル (OSPF または BGP) を使用するなどの高度な機能を使用して、等コスト マルチパス ルーティングがサポートされることがあります。

業界の観察によると、レイヤー 3 とは異なり、ビジネス ネットワークのスイッチは低遅延のため、従来のルーターや複雑なルーター ルーティングを簡素化します。たとえば、レイヤー 3 スイッチは、現在では 100 Gbps を超える帯域幅容量を実現できるため、需要の高いデータ センターや分散コンピューティング ネットワークに最適です。一方、レイヤー XNUMX スイッチは、最小限のルーティング機能でイントラネットを高速化する必要があるシンプルな構成の場合、経済的な代替手段となります。

ネットワーク インフラストラクチャを設計する際には、スケーラビリティ、トラフィック パターン、および個々の組織の要件を考慮する必要があります。これらの要件は、レイヤー 2 スイッチとレイヤー 3 スイッチのどちらを選択するかを決める際に役立ちます。どちらも役割が定義されており、これらの長所を活用することで、コスト効率よくネットワークの最高のパフォーマンスを実現できます。

イーサネット アクセスにおけるポート密度の重要性

イーサネット アクセスに焦点を当てる場合、ポート密度は、1 つのネットワーク セグメント内で相互接続される部分の数を決定する重要な要素です。ポート密度が高いほど、接続性と拡張性が向上し、ハードウェアの支出を抑えながら組織の拡張に対応できます。これにより、追加のスイッチが不要になり、ネットワーク インフラストラクチャがより効率的になり、物理スペースが適切に利用されます。したがって、最適なパフォーマンス レベルに影響を与えずに、現在および将来の要件を満たすには、適切なポート密度のデバイスを選択する必要があります。

アクセススイッチによるデータパケットの処理

アクセス スイッチは、ネットワークのアクセス レイヤーでデータ パケット フローを管理するために不可欠です。アクセス スイッチは、接続されたエンドポイントとネットワーク階層内の上位層スイッチの間でデータ パケットを転送します。最新のアクセス スイッチは、QoS (Quality of Service) ポリシーや VLAN タグ付けなどの高度なパケット処理メカニズムを採用して、データの正しい優先順位付けと効率的なルーティングを保証します。

アクセス スイッチは、QoS 機能を利用して帯域幅を動的に割り当てることができます。これにより、VoIP やビデオ会議などの低遅延のアプリケーションが優先されます。これにより、スムーズなユーザー エクスペリエンスを維持しながら、ジッターとパケット損失を最小限に抑えることができます。また、VLAN サポートは、ネットワーク全体のトラフィックのセグメント化、重要なデータ ストリームの分離、ブロードキャスト ドメインの封じ込めによる全体的なセキュリティの強化に役立ちます。最近分析されたネットワークでは、VLAN 用に構成した場合、トラフィック管理の効率が最大 30% 向上することが実証されています。

さらに、現在のアクセス スイッチの多くは、高速スループットを実現する ASIC (特定用途向け集積回路) テクノロジなどのハードウェア ベースのパケット転送を統合しています。これにより、データ処理のパフォーマンスも向上し、接続されたデバイスの処理オーバーヘッドも削減され、ネットワーク全体の操作が効率的に最大化されます。そのため、アクセス スイッチは、さまざまな環境でスケーラブルで安全なデータの処理に役立つため、現代のネットワーク アーキテクチャに不可欠な要素となっています。

Cisco Catalyst アクセス スイッチの探索

Cisco Catalyst アクセス スイッチの探索

Cisco アクセス スイッチの機能

Cisco エントリー スイッチは、高い信頼性を備え、優れたエンタープライズ ネットワーク パフォーマンスを提供するように構築されています。これには次のものが含まれます。

  • スケーラビリティ: モジュール性とスタック性によりネットワークの成長をサポートします。
  • セキュリティ: セキュアなセグメンテーション、TrustSec、MACsec 暗号化などのさまざまな側面が統合されています。
  • 高度な管理: 集中管理が可能になり、Cisco DNA Center によって簡素化され、自動化が実現します。
  • Power over Ethernet (PoE): IP 電話やアクセス ポイントなどの接続デバイスに電力を供給することで、インフラストラクチャの複雑さを軽減します。
  • 高速接続: 特にユーザー アクセス デバイス向けの最新の帯域幅要件に対応するギガビットまたはマルチギガビットの速度を提供します。
  • エネルギー効率: Efficient Ethernet (EEE) とインテリジェントな電源管理により電力使用を最適化します。

これらの機能により、Cisco アクセス スイッチは、さまざまな組織設定にわたってデータを効率的に管理するための信頼できるオプションになります。

Cisco Catalyst スイッチがアクセス制御を強化する方法

Cisco Catalyst スイッチは、高度なセキュリティ機能を組み込むことでアクセス制御を強化し、一部のセキュリティ ユーザーにとってネットワークを完全な状態に保ちます。802.1X 認証をサポートし、承認されたデバイスのみが接続できます。VLAN とアクセス制御リスト (ACL) により、きめ細かなセグメンテーションとネットワーク トラフィック制御も可能になります。さらに、Cisco DNA Center により、ネットワーク全体にわたるポリシーの適用と追跡が簡素化され、一貫性のある安全なアクセス制御が実現します。これらのユーティリティを組み合わせることで、システムへの潜在的な脅威や不正侵入に対する強力な防御が確保されます。

ネットワークに適した Cisco Catalyst スイッチの選択

ネットワークに最適な Cisco Catalyst スイッチを検討する際には、組織の規模、ネットワークの需要、必要な機能を決して見落とさないでください。シスコは、さまざまなユースケースとパフォーマンスのニーズに合わせてカスタマイズされたさまざまな Catalyst スイッチを提供しています。Cisco Catalyst 9200 シリーズは、手頃な価格でレイヤ 2 およびレイヤ 3 機能を提供し、高度なセキュリティ機能と Cisco DNA による自動化も備えているため、中小企業に最適です。

Cisco Catalyst 9500 シリーズは、より大きな容量と拡張性を必要とする大企業やネットワークに適しています。主にコア層とディストリビューション層向けに設計されており、40G および 100G イーサネット オプションや高密度ポート構成などの機能を備えています。さらに、Cisco Catalyst 9300 シリーズはアクセス レベルの目的に最適化されており、高度なセキュリティ、プログラマビリティ、モジュラー構成を備えているため、現代の有線と無線の統合に人気の選択肢となっています。

意思決定の要因には、ポート密度、接続されたデバイスの PoE (Power over Ethernet) 要件、将来の成長のための拡張性の評価が含まれます。たとえば、IoT ソリューションを導入している組織では、安全なハードウェア暗号化やマルチギガビット機能により、より多くのトラフィックを処理できるスイッチが必要になる場合があります。ネットワークの特性を考慮することで、最高のパフォーマンス、高度なセキュリティ機能、管理機能を備えた理想的な Cisco Catalyst スイッチを選択できます。

アクセススイッチとコアおよびディストリビューション層の統合

アクセススイッチとコアおよびディストリビューション層の統合

ネットワークにおけるディストリビューションスイッチとアクセススイッチの役割

ディストリビューション スイッチとアクセス スイッチを区別するにあたっては、階層型ネットワーク構造における役割について考えます。アクセス スイッチは通常、コンピューター、電話、プリンターなどのエンド デバイスに接続され、主にポート密度と総スループットに重点を置いています。ただし、ディストリビューションは、アクセス レイヤーで動作する複数のソースからの情報を統合し、ルーティングのためにコアに提供する仲介者として機能します。また、レイヤー 3 ルーティング、冗長プロトコル、トラフィック負荷分散などの複雑なタスクも実行し、ネットワーク間の通信の継続性を維持します。

コア層とアクセス層のバランスをとってネットワークパフォーマンスを最適化する

ネットワーク パフォーマンスを向上させるには、バランスの取れたコア層とアクセス層を実現するために、ネットワークの適切な分離と拡張に重点を置きます。これには、アクセス スイッチにエンドポイントの数をサポートするのに十分なポートがあることを確認すると同時に、分散スイッチとコア スイッチが輻輳なしで集約されたトラフィックを処理できるようにするという作業が含まれます。さらに、使用されるアクセス スイッチの数を考慮すると、特に負荷分散を目的としたコア層のフェールオーバーでは冗長性が不可欠です。各レベルの機能をネットワークの特定の要件に適切に合わせることで、十分なデータ フローとスケーラビリティが実現します。

複数のアクセススイッチを導入するための戦略

複数のアクセス スイッチを導入する最初のステップは、適切なネットワーク セグメンテーション、スケーラビリティ、信頼性を確保することです。まず、エンドポイントの要件を満たすのに十分なポート密度とスループットを持つスイッチを選択します。接続されたデバイスの近くに配置しながら、遅延を最小限に抑えるために最適なケーブル管理を可能にする方法でスイッチを構成します。また、VLAN を実装すると、トラフィックのセグメンテーションを効果的に行うことができ、アクセス パラメータを通じて不要なブロードキャスト ドメインが削減され、効率が向上します。

信頼性を高めるには、ループを防止し、フェイルオーバー パスを提供するスパニング ツリー プロトコル (STP) などの冗長プロトコルも導入する必要があります。これは、リンク アグリゲーション (LACP など) を採用することで実現できます。リンク アグリゲーションは、帯域幅容量を増やし、ディストリビューション レイヤー システムとアクセス スイッチ間の復元力のある接続を構築します。階層ネットワークのレイヤーでこれらの側面をより適切に構成および監視するには、集中管理機能を備えたスイッチャーを優先して、一貫したポリシー適用を可能にします。まず、あらゆるネットワークでシームレスな通信を実現するには、効率的でスケーラブルで可用性の高いアクセス レイヤーを実装する必要があります。

よくある質問(FAQ)

Q: イーサネット スイッチとは何ですか? また、ネットワーク内でどのように機能しますか?

A: イーサネット スイッチはネットワーク スイッチとも呼ばれ、ローカル エリア ネットワーク (LAN) 内のデバイスを接続するデバイスです。データ リンク層で動作し、デバイス間でデータ パケットを転送およびフィルタリングして、効率的な通信を確保する役割を担っています。

Q: ネットワーク内のアクセス スイッチとコア スイッチの違いは何ですか?

A: アクセス スイッチ (データ スイッチとも呼ばれます) は、主にエンド ユーザー デバイスをネットワークに接続するために設計されています。ただし、コア スイッチはネットワークのバックボーンまたは物理コアとして機能し、複数のスイッチが相互に高速情報を転送できるようにします。

Q: アクセス ネットワークにおける PoE スイッチの役割は何ですか?

A: Power over Ethernet (PoE) スイッチは、イーサネット ケーブルを介してデータに電力を供給するため、IP カメラやワイヤレス アクセス ポイントに個別の電源が不要になります。アクセス スイッチには、これらのデバイスを効率的にサポートするための PoE 機能が搭載されています。

Q: 一般的なネットワークにはアクセス スイッチがいくつ必要ですか?

A: 必要なアクセス スイッチの数は、ネットワークのサイズと規模、アクセス デバイスとユーザーの数によって異なります。ユーザーとデバイスが多い大規模なネットワークでは、通常、ネットワーク トラフィックのバランスをとるために複数のスイッチが必要になります。

Q: アクセス スイッチはどのようなセキュリティ機能を提供しますか?

A: アクセス スイッチには、ほとんどの場合、不正なアクセスを防止し、安全なデータ転送を実現するポート セキュリティ機能が搭載されています。ほとんどのユーザー アクティビティはアクセス レイヤーで行われるため、この機能は非常に重要です。安全な接続を確立することで、特定のネットワークの整合性を保護できます。

Q: アクセス スイッチはネットワーク内のトラフィックの分散をどのようにバランスさせるのでしょうか?

A: たとえば、データはエンドユーザー デバイスからアクセス スイッチを経由してディストリビューション レイヤーとコア レイヤーに流れます。これによりトラフィックのバランスが保たれ、ネットワークのパフォーマンスと信頼性が向上します。

Q: ギガビット イーサネット スイッチはネットワークのアクセス層で使用できますか?

A: はい、ギガビット イーサネット スイッチは、高速なデータ転送速度と効率的な操作を可能にするため、ほとんどのネットワークのアクセス層でよく使用されます。

Q: アクセス スイッチがレイヤー 2 スイッチと見なされるのはなぜですか?

A: データリンク層で使用される限り、アクセス スイッチはレイヤー 2 スイッチング デバイスと呼ばれることが多く、1 つのローカル エリア ネットワーク内のさまざまなノード間での情報パケットの交換を容易にします。

Q: 配信ネットワークとコア ネットワークを持つ目的は何ですか?

A: ディストリビューション層とコア層は、大企業の相互接続を制御します。エッジ ネットワークやバックボーン ネットワークなどの他のレベルにリンクして、情報を忘れることなく効率的にルーティングします。

参照ソース

1. キャリアイーサネットの運用コスト削減を支援するイーサネットアクセススイッチ(2020)

  • 著者:道俣淳一 他
  • 主な調査結果:
    • このホワイト ペーパーでは、キャリア イーサネット ネットワークの運用コストを削減し、サービス品質を向上させるイーサネット アクセス スイッチの作成と展開について説明します。
    • たとえば、イーサネット サービスを展開する場合、効果的なネットワーク管理とコスト削減が不可欠であることを説明します。
  • 方法論:
    • この研究では、設計と分析を使用して、提案されたイーサネット アクセス スイッチのパフォーマンスとコスト効率の面での実現可能性を評価します。
    • さらに、従来のアプローチとその運用コストを比較することで、このイノベーションの優位性を明らかにする必要があります。

2. コンピュータネットワーク

3. ネットワークスイッチ

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