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.091 スイッチ(転送方式)

カテゴリー: 2001年04月17日
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2001/04/17  Vol.091 発行部数 10502

普段何気なく使っているネットワーク。でも、その仕組みっていったい
どうなっているんだろう・・・?
そんなネットワークの仕組みをこのメールマガジンで一緒に勉強してい
きましょう!

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「はじめに」

こんにちは、発行者の Gene です。
もう4月も半分が終わってしまいましたね。すると、もうちょっとで
ゴールデンウィーク!みなさんは、ゴールデンウィークの予定はもう
決まっていますか?
うちの会社は5/1、5/2も休みなので9連休です。でも、まだ何
にも予定が決まっていないんですよねぇ。みなさんは、もう予定は決
まっていますか?

『きかせて・net』
「ネットワークのおべんきょしませんか?」の会議室を開設していま
す。興味がある人はみてくださいね。ここを見ると、発行者のぼくが
どんなやつかちょっとは知ることができますよ(笑)。
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「本文」

「転送方式」
ブリッジでは、届いたフレームの転送方式はストア&フォワード方
式です。ストア&フォワード方式は、文字通りフレームをいったん
メモリ上にためて(ストア)から、MACアドレステーブルを検索して
転送(フォワード)しています。
いったんメモリ上にフレームをためておくことによって、イーサネ
ットフレームの最後にくっついている CRC を使ったエラーチェック
を行うことができます。エラーチェックができるのはいいのですが、
いったんメモリにためなきゃいけない分、どうしても転送速度は遅
くなります。
それに対して、スイッチではストア&フォワード方式だけでなく、
カットスルー方式、フラグメントフリー方式という方式があります。

まず、カットスルー方式です。MACアドレステーブルを見て転送先の
ポートを決めるためには、フレームのあて先MACアドレスだけわかれ
ば事足ります。カットスルー方式は、フレーム全体を読み込むので
はなく、先頭6バイトのあて先MACアドレスを読み込んだ時点で、MAC
アドレステーブルを検索し、転送先のポートを決定します。こうす
ることによって、ストア&フォワード方式よりもかなり高速にフレ
ームの転送を行うことができます。もし、MACアドレステーブルを検
索しても転送先が見つからなければ、ストア&フォワード方式と同
じくフレーム全体を読み込んで CRC のエラーチェックを行ってから、
入ってきたポート以外のすべてのポートにフラッディングします。
しかし、欠点もあります。先頭6バイトしか見ないので、もしエラー
があった場合でもわからずに転送してしまいます。エラーフレーム
が流れることで余計なトラフィックが発生するので効率が悪くなっ
てしまいます。

そして、フラグメントフリー方式はストア&フォワード方式とカッ
トスルー方式のいいとこどりみたいな感じです。ある程度のエラー
チェックを行いつつ、カットスルー方式よりは遅いですが、フレー
ムの転送速度も速くなっています。
フラグメントフリー方式はどのタイミングでフレームの転送を始め
るかというと、64バイト読み込んだ時点で転送を始めます。

64バイトという数字に特別な意味があるのか?

もちろん、意味があります。64バイトというのはイーサネットフレ
ームの最小サイズです。64バイト以上のフレームは、「衝突が起こ
っていませんよ〜!」というフレームです。ハブのカスケードの台
数やケーブルの長さなどが適切に構成されているネットワークでは、
64バイトのフレームを送信するとネットワーク上すべてに行き渡り、
他のコンピュータがキャリアセンスを行うと、ケーブルは使用中と
判断します。このため、64バイト以上であれば衝突が起こっていな
いということがわかるわけです。でも、ハブのカスケード台数やケ
ーブルの長さが規格を超えていると、64バイト以上のフレームでも
衝突の可能性があるので注意が必要です。この場合、衝突遅延と呼
んでいます。衝突遅延が起こってしまうネットワークは問題がある
ので、ネットワーク構成を考え直す必要があります。
前置きが長くなりましたが、つまり、フラグメントフリー方式では
衝突したフレームかどうかというエラーチェックを行うことができ
るわけです。イーサネットで起こりうるエラーのうち、だいたい70
%程度が衝突だといわれています。そのため、フラグメントフリー方
式では、イーサネットのほとんどのエラーをカバーできるというこ
とになります。
また、64バイト読み込んだ時点で転送を開始するので、ストア&フ
ォワード方式よりも高速です。


転送方式についてまとめると、次のようになります。

ストア&フォワード方式
メリット:エラーチェックを行うので信頼性が高いフレーム転送を
          行うことができる。
デメリット:フレームの転送速度が遅い

カットスルー方式
メリット:先頭6バイト読み込んだ時点でフレームの転送を行うので
          高速に動作する
デメリット:エラーチェックを行わないので、信頼性が低くなる

フラグメントフリー方式
メリット:64バイト読み込んでから転送を開始することによって、
          衝突が起こってしまったフレームを取り除くことができる。
デメリット:(あんまりないけどあえて言うと)カットスルーよりは
           転送速度が遅いし、衝突フレーム以外のエラーチェックは
           行えない

転送のタイミングをまとめると次の図のようになります。


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


どの転送方式を使っているかはスイッチの機種によって変わってき
ます。最初はカットスルーにして、エラーが増えてきたら自動的に
ストア&フォワードにするような機種もあったりします。

VLANについては、長くなるので次回以降に!

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「きょうのネットワーク用語」

・ストア&フォワード方式
  フレーム全体をいったんバッファに読み込んでからCRCのチェックを行い
  フレームの転送先を判断する。フレーム全体を読み込むため、転送速度
  が遅くなってしまう。

・カットスルー方式
  フレームの先頭6バイト、つまりあて先MACアドレスを読み込んだ時点で
  フレームの転送先を判断する。6バイトしか読み込まないでいいので、
  高速なフレーム転送を行うことができるが、エラーチェックをしないた
  めに信頼性が低くなってしまう。

・フラグメントフリー方式
  フレームの先頭64バイトを読み込んだ時点で転送先を判断する。64
  バイト読み込むことによって、衝突が起こっていないフレームのみを転
  送の対象とすることができる。

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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』
・日経COMMUNICATION   日経BP
  ちょっとむずかしめですが、最新の通信・ネットワーク技術について知り
  たいという人にオススメです。これから話題になってくるIMT-2000やIPv6
  についてもよく特集が組まれています。また、ある企業のネットワーク構
  築事例はとても興味深いです。テクニカルエンジニア(ネットワーク)の午
  後問題の参考になると思います。  
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・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/

『書籍』
・リモートアクセスネットワーク構築ガイド ソフトバンク
  CCNP/CCDPになるための Remote Access対応の書籍です。CCNPの4科目の中
  では個人的に Remote Access が一番むずかしかったです。テスト受ける
  前にこの本が出ていれば、もうちょっといい点数が取れたかなって気がし
  ます。でも、高いなぁ・・・
  http://books.softbank.co.jp/bm_detail.asp?sku=4797313684

『フルーツメール』
興味のあるメールを受け取ってポイントをためられます。けっこう頻
繁にメールが来ます。登録すると100万円や車が当たるチャンス。
さらに登録しておくと1クリックで毎日豪華プレゼントに応募できます。
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「終わりに」
ブリッジとスイッチの違いを解説していっているのですが、きょう転送
方式を書いていくと、長くなっちゃいましたね。その次のトピックの
VLANについてはさらに長くなっていくと思います。たぶん、何回か使う
ことになると思います。ただ、VLANの話になるとちょっとむずかしくな
るので、わかりやすく説明できるかどうかが心配です。わかりにくいと
ころなどがあれば、質問のメールを送ってくださいね。

そして、4/17は待ちに待っていた B'z のライブです!!読者の方の中
にも B'z ファンの人いますよね?明日のライブに行く!という方もい
るかも?
B'z にいっぱいパワーをもらってきて、メルマガの発行がんばっていき
ます!今回はライブレポート書いて、ホームページにのっけようかな!



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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 
Mail to :survive@qc4.so-net.ne.jp 
          ご意見、ご感想お待ちしています(^o^)!
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          こちらにもぜひお立ち寄りくださいませ

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発行周期: 週3回程度 最新号:  2019/03/15 部数:  10,621部

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