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スパイン&リーフ型ネットワークの構成について解説

3階層モデルとの違いとは?

Margaret

翻訳者 ともや
2022年4月12日 に投稿された

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近年から、データセンターの冗長化・仮想化が進み、3階層のネットワーク構成(コア層・ディストリビューション層・アクセス層)は急増しているニーズを満たさなくなる。増設に伴う作業の手間を省き、システム全体の安定性を高めるために、リーフ&スパイン型のネットワーク構成を活かす。


目次

リーフ&スパイン型ネットワークとは

3階層モデルのネットワーク構成

リーフスパイン型のメリット、3階層モデルとの違い

リーフスパイン型のデメリット

リーフ&スパイン型ネットワークとは

リーフ(葉)とスパイン(幹)で構成された木のように、リーフ&スパイン型ネットワークは似たような構造を持っている:

◉リーフスイッチとスパインスイッチの2階層で構成される。

 ◉その中で、リーフスイッチ同士も、スパインスイッチ同士も互いに接続していない。

 リーフスパイン型の2階層構成によって、サーバ間の通信が発生する際におけるトラフィックの流れは横になり、帯域幅の節約・通信の低遅延が確保される。

図1:リーフスパインアーキテクチャ

3階層モデルのネットワーク構成

従来のネットワークは3階層モデルに適用し、役割・機能でアクセス層、ディストリビューション層、コア層に分けられる。各層の役割、機能は下記のように:

アクセス層:各端末やデバイスに接続するレイヤで、上層のディストリビューション層に繋がる。
ディストリビューション層:アクセス層のレイヤ2スイッチを集約して、管理・転送・ルーティングの動作を処理するレイヤで、上層のコア層に繋がっている。コア層にトラフィックを転送することもある。

コア層:ディストリビューション層を束ね、ネットワークのバックボーンとして、大容量のトラフィック通信が行われる。

図2:3階層モデルにおけるトラフィックの縦の流れ


リーフスパイン型のメリット、3階層モデルとの違い


  • 通信の低遅延 

     サーバが連携する際に、パケットは一つや二つホップを経由するだけで宛先まで到着。
  • 高い拡張性・柔軟性

     ポートやスイッチング容量の不足を解決するために、スイッチングハブを追加することが対応可能。
  • 帯域幅の節約・効率化

     上層スイッチを経由する際に伴うトラフィックの無駄な通信を省き、帯域幅の効率化を実現する。また、STPが不要なため、通信容量も比較的に向上する。
  • 光トランシーバ・ファイバーケーブルの活用

     光ファイバーの活用によって、高速・低遅延の通信サービスが提供される。
   関連記事:MLAG、vPC、STP、それぞれの意味とは

図3:リーフスパイン型ネットワークにおけるトラフィックの横の流れ

リーフスパイン型のデメリット


  • 増設に伴うコストの増加

    スイッチングハブ、光トランシーバ、光ケーブルなど、ITインフラの強化に連れて、費用が増加する。
  • トラブルシューティングの困難さ

    VLAN仮想化の展開を背景に、拡張したネットワークにおける障害を特定することが困難になる。
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