３階層ネットワーク構成のコアスイッチを選ぶポイントは？

コアスイッチとは

コアスイッチはネットワークの中枢部（バックボーン）また物理コア内に位置し、基幹スイッチ（バックボーンスイッチ）とも呼ばれ、ネットワークない部でのデータ転送・中継に使われている大容量のネットワークスイッチです。コアスイッチには、高い信頼性、高性能なⅬ3機能、安定稼働可能な冗長性をもつため、コアネットワークなどの大規模ネットワークでよく用いられます。

コアスイッチの役割

エンタープライズネットワークの設計では、コアスイッチはディストリビューションスイッチからの接続を収容し、ディストリビューション層やアクセス層の装置からすべてのトラフィックフローを集約します。時には、外部から受信したトラフィックを処理する必要があるため、コアスイッチはできるだけ大量のパケットを送信することが重要です。

図1：3層アーキテクチャのコアスイッチ

コア層は常に、パフォーマンスと可用性のために最適化された高速スイッチとルーターで構成されています。エンタープライズネットワークコア層に配置されるコアスイッチは、ⅬANアクセスのバックボーンスイッチとして機能し、複数のアグリゲーション設備をコア層に集約することにより、この3つのレイヤーの中で、コアスイッチはスイッチ性能に最も高いものが要求されます。また、素早く大量のデータを転送する強力な能力を備えたコアスイッチは、ほとんどの場合、10Gイーサネット、40Gイーサネット、100Gイーサネット高速接続を管理しています。ただし、高速なトラフィック転送を実現するため、コアスイッチではディストリビューション機器が行う Vlan 間ルーティングやアクセスリストなどのパケット操作を行わないようにします。

注：小規模なネットワークでは、コアレイヤーとディストリビューションレイヤーを1つに統合することがよくあります。

企業向けのコアスイッチを選択する際に考慮すべき要素

簡単に言うと、コアスイッチは一般に、高性能、可用性、信頼性、およびスケーラビリティを備えたⅬ3スイッチです。エンタープライズネットワーク設計のコアスイッチを選択する際に、ポート速度やポートタイプなどの基本的な仕様を考慮することを除いて、次の要素を考慮する必要があります。

高収容能力と転送能力

パケット伝送速度とスイッチング容量はさらに重要で、アクセスまたディストリビューションスイッチとは異なり、コアスイッチはなるべく高い転送能力と収容能力を提供する必要があります。通常、10Gb/sの速度でディストリビューションスイッチと接続し、また回線帯域不足の場合では、LAG（link aggregationの略、複数の物理リンクを束ねて1つの論理リンクとして扱うことのできる技術）を使用することにより、通信速度が速くなります。また、高い転送能力を求めるために、100G光トランシーバを備えるモジュール型の装置もよく選択されています。

冗長性

ほかのスイッチと比べて、コアスイッチは冗長性により多く配慮しています。

冗長冷却システム

コアスイッチは、アクセススイッチやディストリビューションスイッチよりもはるかに高いワークロードを処理するため、一般的に他の2層のスイッチよりも本体の温度が温くなる場合があります。したがって、冷却システムを考慮する必要があります。一般的によくあることですが、コアスイッチには冗長冷却システムが搭載されており、スイッチの動作中に冷却できるようになっています。

冗長電源

コアスイッチは企業内で利用するすべてのデータが経由する場所で、障害が発生しても、停止しないことが重要なため、冗長電源は考慮すべきもう1つの機能です。ネットワーク稼働中にスイッチの電源が落ちると、ハードウェアの交換を行う際にネットワーク全体がシャットダウンしてしまうようになります。冗長化電源であれば、片方の電源が故障しても、もう片方の電源が瞬時に稼働し、ネットワーク全体がメンテナンスの影響を受けないようにすることができます。FSでは、ホットスワップ対応のファンや電源モジュールを搭載したスイッチを提供し、冗長性を高めています。

信頼性

通常、コアスイッチはⅬ3スイッチであり、スイッチング機能とルーティング機能の両方を実行します。ディストリビューションとコアスイッチ間の接続は、レイヤ3リンクを使用して行われます。コアスイッチは、レイヤー3プロトコルを使用して高度なDDoS保護を実行し、セキュリティと信頼性を向上させる必要があります。コアスイッチにはリンクアグリゲーションが必要です。これにより、ディストリビューションスイッチがネットワークトラフィックをコアレイヤーにできるだけ効率的に配信できるようになります。

さらに、フォールトトレランスは考慮すべき問題です。コアレイヤースイッチで障害が発生すると、すべてのユーザーが影響を受けます。ネットワークトラフィックが遅くなる場合に備えて、アクセスリストやパケットフィルタリングなどの設定は避けてください。VRRPやHSRPなどのフォールトトレラントプロトコルを使用して、デバイスを仮想デバイスにグループ化し、1つの物理スイッチが故障した場合でも通信の信頼性を確保できます。さらに、一部のエンタープライズネットワークに複数のコアスイッチが存在する場合、コアスイッチに障害が発生した場合でも、コアスイッチはMLAGなどの機能をサポートしてリンク全体の動作を保証する必要があります。

QoS機能

QoSは、特定のタイプのネットワークトラフィックに必要となる可能性がある重要なサービスです。今日の企業では、データトラフィックの量が増えるにつれて、ますます多くの音声およびビデオデータが必要になります。エンタープライズコアでネットワークの輻輳が発生した場合はどうなりますか？ QoSサービスは理にかなっています。QoS機能により、コアスイッチは、さまざまな特性に応じて、さまざまなアプリケーションにさまざまな帯域幅を提供できます。電子メールなどの時間にそれほど敏感ではないトラフィックと比較して、時間に敏感な重要なトラフィックはより高いQoS保証を受ける必要があるため、より重要なトラフィックが最初に通過し、データの高い転送と低いパッケージ損失が保証されます。詳しい内容は「QoS実装のL3スイッチによる帯域制御・通信改善」をご覧ください。

結論

上記の内容からわかるように、ネットワーク環境に最適なエンタープライズコアスイッチを決定する要因は多数あります。さらに、スイッチベンダーとのいくつかの会話が必要で、賢明な選択をするためにそれらが提供できる特定の機能とサービスを知っている場合があります。依存します。コアスイッチは、ディストリビューションレイヤーデバイスに基づいて、下から上に選択できます。たとえば、ネットワーク設計者は、アクセスレイヤーとディストリビューションレイヤーからのさまざまなトラフィックフローをチェックして調査することにより、コアスイッチの必要な転送レートを決定し、ネットワークに適した1つ以上のコアスイッチを特定できます。

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