ネットワークのおべんきょしませんか?

ネットワークのおべんきょしませんか? Vol.089 スイッチ(ブリッジとの違い)

カテゴリー: 2001年04月12日
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2001/04/12  Vol.089 発行部数 10446

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前回まで、スイッチの基本的な機能について解説したわけですね。
ちょっと振り返ってみると、MACアドレスを学習して学習したMACア
ドレスによってフレームを送信するポートを決めて、余計なデータ
を流さないことによってネットワークのパフォーマンスをあげてい
ます。そして、ブリッジと同じく冗長リンクの場合、ネットワーク
のループが起きないようにスパニングツリーによって、あるポート
をブロックしています。
ここまでがスイッチが行うブリッジと共通した機能になります。で、
もちろんスイッチとブリッジが異なる点があります。今回はスイッ
チとブリッジで異なる点を見ていきます。


スイッチとブリッジでは以下の点で異なります。
・処理の主体
・処理速度
・ポート密度
・ポートの結線
・転送方式
・VLAN(Virtual LAN)
これらについて、順番に解説していきます。


「処理の主体」
まず、処理の主体ということですが、これはどのように各機能の処
理を行っているかということです。
ブリッジはソフトウェア主体でMACアドレスの学習、ポート間の転送、
スパニングツリーの計算などを行っています。ソフトウェア主体と
いうことは、各機能を実行するプログラムをメモリに読み込んで、
CPUで処理を行っています。
それに対して、スイッチはハードウェアが主体で処理を行います。
そのハードウェアをASIC(Application Specific Integrated Circuit)
と呼んでいます。
これはある特定の機能を実行するためのIC(集積回路)のことです。
つまり、MACアドレスを学習するための専用のASICがあり、ポート間
で転送を行うための専用のASIC、スパニングツリーの計算を行う専
用のASICがあります。どの機能を実行するASICを載せているかはス
イッチを作っているベンダによって異なります。


「処理速度」
処理速度は処理の主体にとても関連しています。一般的にソフトウ
ェアで処理をするよりもハードウェアで処理をする方がめちゃめちゃ
速いです。ハードウェアで処理をするというのは、条件反射のよう
なイメージでとらえてください。たとえば、急にボールが自分めが
けて飛んでくると、考えるよりも先にボールを避けようとして手を
出したりしますよね?それと同じように瞬時に処理をしてしまうの
がハードウェアでの処理になります。というわけで、めちゃめちゃ
速い処理を行うことが可能です。さらに、各機能を実行するASICが
分かれていますので並行して同時に処理を行うことによっても処理
速度が速くなっています。


「ポート密度」
ポート密度というのは、1つのブリッジおよびスイッチにいくつポ
ートが備わっているかということです。ポートが多ければそれだけ
たくさんのコンピュータやネットワーク機器を接続することができ
ますね。
で、ブリッジのポート密度なんですが、だいたい2〜16ポートで
す。でも、ほとんどの場合、2ポートのものが多いです。それに比
べて、スイッチはもっとたくさんのポートを持っています。大規模
なネットワーク用のスイッチでは何百ポートも持っているものがあ
ります。


「ポートの結線」
これは10BASE-T、100BASE-TXのイーサネットを前提で考えますが、
そのRJ45のポートの8つのピンをどのように利用しているかという
ことがブリッジとスイッチでは異なります。
前にUTPケーブルのストレート、クロスケーブルがありますよという
話と関連してきます。(ちょっといまから見ると、ストレート、ク
ロスケーブルについての説明は誤解されちゃうかもって思うので、
近いうちに修正します)
ブリッジと普通のコンピュータのイーサネットポートのピンでは、
次の図のように(1,2)の組で送信を行い、(3,6)の組で受信を行いま
す。これをMDIポートと呼んでいます。


図はこちら↓
http://www12.u-page.so-net.ne.jp/qc4/survive/grafic/mdi.gif

このようなピンの使い方をしているので、ブリッジと普通のコンピ
ュータを直接接続する、つまりMDIポート同士を接続するためには、
クロスケーブルが必要です。ちなみに、ルータでも同じピンの使い
方です。

それに対して、スイッチのイーサネットのポートでは(1,2)の組で受
信を行って、(3,6)の組で送信を行います。このようなピンの使い方
をしているポートがMDI-Xポートです。


図はこちら↓
http://www12.u-page.so-net.ne.jp/qc4/survive/grafic/mdi-x.gif

普通のコンピュータとスイッチ、つまりMDIポートとMDI-Xポートを
結ぶにはストレートケーブルを使っています。ストレートケーブル
を使えば、MDIポートの送信データはMDI-Xポートの受信のピンに入
っていくわけですね。逆も同じです。ハブのポートもスイッチのポ
ートと同じです。スイッチやハブのポートをよく見ると、ポートの
下に「X」が書いています。これは「MDI-Xポートですよ」というこ
とを示しています。(機種によっては、ポートの下に「PC」と書い
ていることがあります。とにかく、PCをつなぐということですね)

このあたりのポート結線の違いをきちんとわかっていると、実際に
ケーブルを使ってネットワーク機器たちを接続しなくちゃいけない!
といった状況になっても正しいケーブルを使って正常な接続ができ
るようになるわけですね。

また、スイッチが出始めたころ、「ハブをスイッチに変えるとめち
ゃめちゃ早くなりますよ」というのがベンダさんの売り文句だった
そうです。
ポートの結線がハブとスイッチでは同じなので、いままで使ってい
るケーブルは一切変えずに簡単にハブをスイッチに変更することが
できたんですね。スイッチがスイッチングハブとも呼ばれるのは、
こういったポート結線の方法が関係しています。


長くなったので、あとはまた今度。

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「きょうのネットワーク用語」

・ASIC
  ある特定の処理を行うIC(集積回路)のこと。スイッチではさまざまな処理
  をASICで行うことによって、ブリッジやルータなどのソフトウェア主体の
  処理に比べて非常に高速な処理を行うことができる。

・ポート密度
  ポートの数のこと。

・MDIポート
  イーサネットのRJ45ポートで、(1,2)を送信、(3,6)を受信に使うポート。
  PC、ルータ、ブリッジのイーサネットポートは通常、MDIポート

・MDI-Xポート
  イーサネットのRJ45ポートで、(1,2)を受信、(3,6)を送信に使うポート。
  ハブ、スイッチのポートはMDI-Xポート。


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「オススメ!!ネットワーク関連の書籍・雑誌」
オススメのネットワーク関連の本を紹介してほしいというメールを何度か
いただいていますので、ぼくがよく読んでいるものを紹介します。


『雑誌』
・NETWORK MAGAZINE  アスキー
  日経NETWORKとはまたちょっと感じが違います。ぼくが思っている感想で
  は「ふとした疑問」を解決していこうっていうスタンスかなって気がしま
  す。いつかわすれたのですが、実際に特集でアスキーのネットワークの構
  成を紹介していたことがあって、これはおもしろい!って思ったのを覚え
  ています。これは普通の本屋さんで買うことができます。
  http://biz.ascii24.com/biz/n-mag/


・日経インターネットテクノロジー   日経BP
  まだ購読していないのですが、今度購読してみようかと思っています。
  日経NETWORKはネットワーク技術の基礎を知るためにはすごくいいのです
  が、この日経インターネットテクノロジーはネットワークシステム全体
  をみるのにすごくいいなという印象です。トータルなセキュリティや、
  ネットワークのパフォーマンス評価の方法など知るにはうってつけでし
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「終わりに」

今回の内容はいかがだったでしょうか?
この辺のスイッチの動きなどは、細かく見ていくととても興味深い
ものがあるんですね(そう思うのはぼくだけ?)。もっと突っ込ん
だ内容はまた機会があれば紹介します。

きょうはCiscoのイベントに参加していました。ちょうど興味のある
スイッチの内部アーキテクチャのセッションを受けることができて
面白かったですね。
ただ、こんなCiscoのイベントでもダフ屋がいるのには笑っちゃいま
した。事前登録すればタダなんだから、誰も買わないだろ(笑)。

で、明日はいよいよCCNP対応の最後の科目 Support2.0 のテストで
す。無事にCCNPになれるようにがんばってきます。

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ネットワークのおべんきょしませんか? 
発行者  : Gene 
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