情報通信ネットワーク論(2003/11/07)
Ver. 1.0

目次

Network Domain

様々な Domain

• Networkは、紐と箱から作られる。

  紐

  ケーブル

  箱

  中継装置

• Ethernet技術で構成されたNetworkは、中継装置によって分割される。分割されたNetworkの一部をSegmentとかDomainなどと呼ぶ。

コリジョンDomain

コリジョンが生じた時に、影響を受ける範囲(通信帯域が共有されており、そのDomainの中では、1台のHostしか送信できない)。

コリジョンが生じると、帯域が無駄になるので、コリジョンは、できるだけさける必要がある。しかし、同一のコリジョンDomainに多くのHostが所属していたり、あるいは、通信量が多い場合は、頻繁にコリジョンが生じることになる。

ブロードキャストDomain

(Ethernet)ブロードキャストが到達しうる範囲。ブロードキャストは、それを受けたHostが全て⁽¹⁾対応する必要があるので、コストが高い。また、一般に、一つの(ブロードキャスト)要求に対し、複数の返答があることが多いので、これもまた、networkの負荷の原因となる。

Subnet

Subnetは共通のNetwork Addressを共有するNetworkであり、Forwarding TableのEnteryを共有するHost Groupでもある。

Subnetは、Routerによって、分割されるので、一般に、ブロードキャストDomainと一致する。

Classical Network

共通なClassical Network Address ( Class A/B/C )を共有するHostからなるNetworkで、過去においては、そのNetworkの運用組織(企業や大学等)に対応していたが、現在は、その関係が崩れはじめている。

AS

外部Routingにおいて、同一のForwarding Table Entryを共有するHostから構成されており、その内部において、(共通のPolicyに基いた..)内部Routingが行われているNetwork⁽²⁾。

Domain を作るもの

ケーブル自身

最も基本的な物理Segment (距離に限界がある)、コリジョンDomain。⁽³⁾

Hub, Repeator (物理層)

物理Segmentの延長(延長にも限界がある)。コリジョンDomainを延長する⁽⁴⁾。

ケーブルと物理層の中継装置からなるNetworkは一つのコリジョンDomainとなる。

Switch,ブリッジ(論理層)

コリジョンDomainを分割する。したがって、原則的(通信量が十分に少ければ.. )には、幾らでも延長が可能。ブロードキャストDomainは分割しない(延長する)。

Switchは、複数の物理Segment ( =コリジョンDomain )を結んで、一つの論理Segment ( =ブロードキャストDomain = Subnet )を構成する。

Local Router (Network層)

ブロードキャストDomainを分割する。個々のブロードキャストDomainは、Subnetとなる。また、Subnet間の通信を行うために内部Routingが行われる。

Boarder Router (Network層)

Networkを複数のASに分割する。外部Routing (もちろん、同時に内部Routingも.. )行い、AS間の通信を担う。

VLAN : 物理層と論理層の分離

物理接続と論理接続

• Subnetの管理はIP Addressの管理。
• 管理対象は、User :管理組織と関係
• ブロードキャストDomianの設置は、Routerの設置
• 機器構成で決定される: Locationと関係
• 管理組織とLocationが対応しなければ、破綻⁽⁵⁾。
• Locationつまり、物理的なnetwork構成と、管理対象となるUserの所属するnetworkという論理的なNetwork構成が関係付けられている処に問題がある。
• Location ( =物理層)と論理構造( = Network層)の関係を断ち切る仕組が必要。

VLAN : Virtual LAN

• 一つの論理Segment ( =ブロードキャスDomain )を、(ケーブリングや、中継装置との接続を変更するなどの物理的/ Hardware的な変更を行わずに.. )複数の一つの論理Segmentを(論理的に/ Software的に)構成する技術。
• 物理Network構成と論理Network構成の関係を断ち切る結果になるので、柔軟性のあるNetwork管理が可能。
• 高機能Switchに用意されている。
• 高機能Switchを導入し、既存の物理層( 2層)の上に、複数の論理Segmentを構成して、network層( 3層)に提供するので、「2.5層の技術」ともいわれている⁽⁶⁾。

• VLANを導入すると(これまで一つだった論理Segmentが複数の論理Segmentに別れることになるので、これらを結ぶ為に.. ) Routerが必要となる。

  最近のVLAN対応のSwitchは、(内部に.. )簡単なRouterの機能を内蔵していることもあり、このような論理層( 2層), Network層( 3層)の両方を中継するSwitchを、3層Switchと呼ぶ⁽⁷⁾。

VLAN の種類

Static (Port) VLAN

PortとVLANが対応⁽⁸⁾。

一つのPortに所属するHostは同一のVLANに所属するとみなす。

Dynamic (MAC Address) VLAN

MAC Addressや、3層ProtocolとVLANが対応。

MAC Addressとそれが、所属するVLANのD.B.を用意し、それに基いてVLANを構成する⁽⁹⁾。

あるいは、(IP以外の..) Network Protocolが異なるHost間の通信を同一のVLANとする⁽¹⁰⁾。

VLAN Trunk

• 元々VLANは、一台の( Cetner ) Switchで、複数のVLANを構成する仕組み(論理層の装置)。

  別のSwitchが入れば、その先は、制御できない(論理Addressが得られない)。

  Switch間で、(論理Address等のVLAN構成に必要な.. )情報が交換できれば、複数のSwitchに又がるVLANが構成できる。

• 複数のSwtichに又がるVLANを構成する仕組: VLANトランク

  Switch間を接続するLink ( Port )にフレームを転送する場合は、単にフレームを転送するだけでなく、そのフレームが所属するVLAN情報( VLAN Tag )も一緒に転送し、受け手のSwitchが、その情報に基き、必要なVLANだけにフレーム転送を行う。

  アクセスリンク

  通常のリンク( Port )で、その先には、HubやVLANを区別しないSwitchからなる論理Segmentがある。

  トランクリンク

  接続先は、VLAN (並びにVLANトランク)を理解するSwitchがあり、フレーム転送の際には、Tagを付加する必要がある。

  逆に、そのリンクからは、Tag付きのフレームが来るので、それに基いて、そのフレームを正しいVLANに転送する必要がある。

• トランクの方式

  VLANトランクを行うには、複数のSwitchが、トランクリンクを利用して、Tag情報付きのフレーム(すなわち、通常のEthernetのフレームと異なる形式の情報)を扱う必要がある。

  したがって、そこでは、他の通信と異なる同意(プロトコル)が必要になる。

  ISL ( Inter Switch Link )

  CISCO独自の形式なので、CISCO製品間のみで利用可能⁽¹¹⁾。Serverもトランクリンクに参加できる⁽¹²⁾。

  IEEE 802.1q

  IEEEで定められた共通規格。CISCO以外でも利用可能であり、異なるVender製のSwitch間でトランクが必要な場合はこちらを利用する。