スケーラブルネットワーク

スケーラビリティのための設計

あなたのネットワークが変更されようとしていることを理解しています。 ユーザーの数は増加する可能性が高く、どこにでも見つかる可能性があり、さまざまなデバイスを使用しています。 あなたのネットワークは、そのユーザーと一緒に変更できる必要があります。 スケーラビリティとは、可用性と信頼性を失うことなく成長できるネットワークの用語です。

大規模、中規模、または小規模のネットワークをサポートするには、ネットワーク設計者は、ネットワークを利用可能にし、効果的かつ容易に拡張できるような戦略を開発する必要があります。 基本的なネットワーク設計戦略には、次の推奨事項が含まれています:

• 拡張可能なモジュール式の機器、または機能を向上させるために簡単にアップグレードできるクラスター化されたデバ 装置モジュールは既存の装置に主要な装置の改善を要求しないで新しい特徴および装置を支えるために加えることができる。 一部のデバイスは、管理と構成を簡素化するために、1つのデバイスとして機能するようにクラスタに統合することができます。
• ネットワークの他の機能領域の設計に影響を与えることなく、必要に応じて追加、アップグレード、および変更が可能なモジュールを含むように階層ネットワー たとえば、キャンパスネットワークの配布層とコア層に影響を与えずに拡張できる個別のアクセス層を作成します。
• 階層型のIpv4およびIpv6アドレス戦略を作成します。 注意深いアドレス計画により、追加のユーザーとサービスをサポートするためにネットワークに再アドレ
• ブロードキャストを制限し、ネットワークからの他の望ましくないトラフィックをフィルタリングするには、ルータ レイヤ3デバイスを使用して、ネットワークコアへのトラフィックをフィルタ

冗長性の計画

多くの組織にとって、ネットワークの可用性はビジネスニーズをサポートするために不可欠です。 冗長性はネットワーク設計の重要な部分です。 単一障害点の可能性を最小限に抑えることで、ネットワークサービスの中断を防ぐことができます。 冗長性を実装する方法の1つは、重複する機器をインストールし、重要なデバイスにフェールオーバーサービスを提供することです。

冗長性を実装する別の方法は、上の図に示すように、冗長パスです。 冗長パスは、データがネットワークを通過するための代替の物理パスを提供します。 スイッチされたネットワーク内の冗長パスは、高可用性をサポートします。 ただし、スイッチの動作により、スイッチドイーサネットネットワーク内の冗長パスが論理レイヤ2ループを引き起こす可能性があります。 このため、Spanning Tree Protocol(STP)が必要です。

スイッチ間で冗長リンクが使用される場合、STPはレイヤ2ループを排除します。 これを行うには、障害が発生したときなど、パスが必要になるまで、スイッチネットワーク内の冗長パスを無効にするメカニズムを提供します。 STPはオープン標準プロトコルであり、ループのない論理トポロジを作成するためにスイッチ環境で使用されます。

バックボーンでレイヤ3を使用することは、レイヤ2でSTPを必要とせずに冗長性を実装する別の方法です。 また、レイヤ3では、フェイルオーバー時の最適なパス選択と収束の高速化も提供されます。

障害ドメインサイズの削減

適切に設計されたネットワークは、トラフィックを制御するだけでなく、障害ドメインのサイズも制限します。 障害ドメインとは、重要なデバイスまたはネットワークサービスに問題が発生したときに影響を受けるネットワークの領域です。

最初に障害が発生したデバイスの機能によって、障害ドメインの影響が決まります。 たとえば、ネットワークセグメント上のスイッチの誤動作は、通常、そのセグメント上のホストのみに影響します。 ただし、このセグメントを他のセグメントに接続するルータに障害が発生した場合、その影響ははるかに大きくなります。

冗長リンクと信頼性の高いエンタープライズクラスの機器の使用は、ネットワークの中断の可能性を最小限に抑えます。 小規模な障害ドメインは、障害が企業の生産性に与える影響を軽減します。 また、トラブルシューティングプロセスが簡素化されるため、すべてのユーザーのダウンタイムが短縮されます。

障害ドメインのサイズを制限する

ネットワークのコア層での障害は、潜在的に大きい可能性があるため 影響、ネットワーク設計者は、多くの場合、障害を防止するための努力に集中しています。 これらの努力は、ネットワークを実装するコストを大幅に増加させる可能性があります。 階層設計モデルでは、分散層内の障害ドメインのサイズを制御するのが最も簡単で、通常は最もコストがかかりません。 配布層では、ネットワークエラーをより小さな領域に含めることができるため、ユーザーに影響を与えることは少なくなります。 配布層でレイヤ3デバイスを使用する場合、すべてのルータは、限られた数のアクセス層ユーザのゲートウェイとして機能します。

スイッチブロック展開

ルータ、または多層スイッチは、通常、ペアで展開され、アクセス層スイッチはそれらの間で均等に分割されます。 この構成は、建物または部門スイッチブロックと呼ばれます。 各スイッチブロックは、他のブロックとは独立して動作します。 その結果、単一のデバイスの障害が発生してもネットワークがダウンすることはありません。 スイッチブロック全体で障害が発生しても、かなりの数のエンドユーザーには影響しません。

帯域幅の増加

階層ネットワーク設計では、アクセススイッチと配布スイッチ間のリンクの中には、他のリンクよりも多くのトラフィックを処理す 複数のリンクからのトラフィックが単一の発信リンクに収束すると、そのリンクがボトルネックになる可能性があります。 EtherChannelなどのリンク集約を使用すると、管理者は複数の物理リンクで構成される1つの論理リンクを作成することで、デバイス間の帯域幅の量を増や

EtherChannelは既存のスイッチポートを使用します。 したがって、リンクをより高速で高価な接続にアップグレードするための追加コストは必要ありません。 EtherChannelは、EtherChannelインターフェイスを使用した1つの論理リンクと見なされます。 ほとんどの設定タスクは、個々のポートではなくEtherChannelインターフェイスで実行されるため、リンク全体の設定の一貫性が確保されます。 最後に、EtherChannelの設定では、同じEtherChannelの一部であるリンク間の負荷分散を利用します。ハードウェアプラットフォームに応じて、1つ以上の負荷分散方法を実装できます。

アクセスレイヤの展開

ネットワークは、必要に応じて個人やデバイスへのネットワークアクセスを拡張できるように設計する必要があります。 アクセス層接続を拡張するためのますます重要なオプションは、無線を介したものです。 ワイヤレス接続を提供することは、柔軟性の向上、コストの削減、変化するネットワークおよびビジネス要件に成長して適応する能力など、多くの利点

ワイヤレスで通信するには、エンドデバイスは無線送信機/受信機を内蔵したワイヤレスNICと、それを動作させるために必要なソフトウェアドライバ また、図に示すように、ユーザが接続するには、無線ルータまたは無線アクセスポイント（AP）が必要です。

ワイヤレスネットワークを実装する際には、使用するワイヤレスデバイスの種類、ワイヤレスカバレッジ要件、干渉の考慮事項、セキュリティの考慮事項など、多くの考慮事項があります。

チューンルーティングプロトコル

大規模ネットワークでは、Open Shortest Path First(OSPF)などの高度なルーティングプロトコルが使用されます。

OSPFはリンク状態ルーティングプロトコルです。 図に示すように、OSPFは、高速収束が重要な大規模な階層ネットワークに適しています。 OSPFルータは、接続されている他のOSPFルータとの隣接関係を確立および維持します。 OSPFルータはリンク状態データベースを同期します。 ネットワークの変更が発生すると、リンク状態の更新が送信され、他のOSPFルータに変更を通知し、利用可能な場合は新しい最適パスを確立します。

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