アップリンクポートとダウンリンクポート、それぞれの違いとは？

アップリンク（uplink）ポートとは

アップリンクポートを紹介する前に、まずネットワークスイッチのタイプとポートのタイプを理解しましょう。 用途や機能に応じて、階層はアクセス層、ディストリビューション層、コア層に分けられることで、コアスイッチ、ディストリビューションスイッチ（集約スイッチ）、アクセススイッチがあります。異なる機能と構成に基づき、LANスイッチを上位のLANスイッチにつなぐのはアップリンクポートで、それ以外のポートはダウンリンクポートと呼ばれます。

アップリンクポートはトポロジー内における他の高速デバイスにデバイスを接続したり、小規模なネットワークを大規模なネットワークに接続するために使用されるポートです。

ダウンリンクポートとは

ダウンリンクポートは主に通常のデータ伝送に使用されるポートで、RJ45ポート、SFPポート、SFP28+ポート、SFP28ポート、QSFP＋ポート、QSFP28ポートがあります。ファイバやネットワークケーブルにより、異なるデータレートや伝送距離でのネットワーク接続が可能です。関連記事：「イーサネットスイッチポートタイプの概要について」

仕組み

アップリンクポートはマルチプルポートやカスケードポートとも呼ばれます。VLANというネットワークの論理的な区切りにより、複数のネットワークが分割されたと同時に、アップリンクポート１つに統合されることができます。

簡単に説明すれば、アップリンクポートはネットワーク内にあるすべてのポートと通信やり取りができます。ネットワーク内のデータはそのアップリンクポートを通して、他の集線装置（スイッチングハブ、ルーターなど）やデバイスへ接続します。

図1: アップリンクポート

Aポートはアップリンクポートに対して、ポートB、CとポートD、Eはダウンリンクポートで、それぞれ異なるネットワークに所属します。この場合、Aポートに接続したデバイスはB、C、D、E任意のポートと通信やり取りできます。それに、同じネットワークVLAN内のダウンリンクポートが通信やり取りができます。例えば、B、Cポート同士の通信やりとりが認められますが、D、Eポートとの通信やり取りが不可能になります。

アップリンクポートの活用

先ほど述べた通り、アップリンクポートはトポロジー内における他の高速デバイスにデバイスを接続したり、小規模なネットワークを大規模なネットワークに接続するために使用されます。活用には複数のネットワーク集線装置を組む時、「カスケード接続」と「スタック接続」という２種類の接続方式があります。

カスケード接続

カスケード接続とは多段接続とも呼ばれ、接続を中継する装置を直列に接続するにより、端末数を増やす接続方式です。

以下の図表のように、アクセススイッチは、ディストリビューション層のマネージドスイッチに接続するにより、ネットワークに厳しい要件を課すアプリケーションのスループットとレスポンスタイムを向上させるのに役立ちます。1GBのファイバーアップリンクは、データベース、ビデオ、音声、その他のアプリケーションの帯域を広げるためによく使用されます。通常の銅線ポートを使用するよりも、はるかに簡単でクリーンです。

図2: カスケード接続

ただし、中継する機器が多ければ多いほど、多数の通信が同時に行われるとき、コリジョンというデータ受送信の衝突、通信エラーなどの不具合も生じやすくなります。それに、冗長性に乏しく、許容される接続段数に制限がかかります。

図3: ストレートスルー・ケーブルとクロスオーバー・ケーブルの接続

スイッチ、ルーターなどの集線装置同士の接続を行う際に、クロスケーブルでスイッチ同士の通常ポートを繋げることが多いです。もともとアップリンクポートは結線が反転しているため、通常ポートへ接続するにはストレートケーブルが必要です。

スタック接続

スタック接続は直列接続を採用せず、スイッチ同士のループ接続を取ります。無駄なデータ通信・リピータが省かれ、冗長性も著しく向上させました。「スタック接続」の場合、複数台のスイッチは１台のスイッチと見なされ、同じ規格もしくは同一メーカーによるレイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチが必要です。

図4: スタック接続（FS S3910シリーズ）

カスケード接続とスタック接続との比較

	カスケード接続	スタック接続
メリット	●ハブやポートを増設可能 ●異なる規格・メーカーのネットワーク機器が接続可能	●複数台のハブを一台のハブとして動作 ●1台のスイッチが故障しても残りのスイッチの接続で通信を継続可能 ●施設簡単
デメリット	●中継機器を重ねることによって通信の信号が減退 ●最大接続段数に制限あり ●接続ケーブルを誤って接続すると、通信不良となる	●同じ規格もしくは同一メーカーのネットワーク機器が必要
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