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■Designing Stackable Swiching Networks
D ate : January 1996
イーサネットLANスイッチ：大きなバンド幅を要求するユーザニーズに最適
どのような組織でも、コンピューティングやその接続性をLANに依存しています。ユーザ数やLAN上で動作するアプリケーションが増えても、現存するLANに対してネットワークのバンド幅や組織変更のペースを保てるという両方に対して強い要望があげられます。その結果、ネットワーク管理者はこれらの重大な問題に直面しています。- <デスクトップユーザに大きなバンド幅を提供する >LI>ユーザ数の増加とネットワーク対応のアプリケーションの利用の増加によるトラフィック増加
- 高速バックボーンへの接続性のサポート
- マルチメディアのような広帯域のアプリケーションに備えて準備する
- 特にルータベースのインターネットワークなど現存するネットワーク設備の再投資をしないようにして新しいテクノロジーを導入する
Catalyst 3000スイッチ：高機能とスタッキングのメリット
すべてのシスコイーサネットLANスイッチは増え続けるLANの混雑を緩和し、アプリケーションのパフォーマンスとユーザの生産性を向上します。Catalyst3000スイッチは、様々なアプリケーションに対応する多くのインタフェースを提供します。Catalyst3000スタックはスイッチの中でもユニークな装置で、論理的には１台のスイッチとして機能します。Feature Setsおよびパラメータがスタック間を１台のモジュラーシャーシのように伝搬します。例えば、Catalyst3000のスタックは１台の装置（１つのIPアドレスで）として管理されます。バーチャルLAN（VLAN）やスパニングツリーのパラメータがスタックされている８台のCatalyst3000スイッチ間を伝搬します。スタンドアロン型のスイッチ（例えば、複数のスタンドアロン型のスイッチは100Base-TXで相互に接続）では、障害が発生した時にネットワーク管理者は１台づつ別々にチェックしなければなりません。
シスコCatalyst 3000ワークグループスタックシステム
Catalyst3000スタックシステムは３つの主要素から構成してます。Cayalyst3000スイッチ、Cayalyst3000マトリックス、そして拡張モジュールです。Catalyst3000スイッチは16ポートの10BaseTで全二重通信ができます。Catalyst3000のシャーシにある２つのモジュール拡張スロットには100BaseTX、100BaseFX、10BaseT、10BaseFL、100VGAnyLAN、そしてAsynchronous Transfer Mode (ATM)（近日提供予定） テクノロジーをベースとしたバックボーンに接続するハイスピードモジュールを入れます。マトリックスは１台のスイッチとして複数のCatalyst 3000スイッチを接続するスタッカビリティ機能を提供します。そして、ユーザはシームレスに管理しやすいスタッカブルLANスイッチシステムを構築できます。ネットワークマネージメント
Catalyst3000システムは、完全なエンド・ツー・エンドのネットワーク管理ソリューションを提供します。加えて、１台の論理的な装置（すべてのスタックに対して１つのIPアドレスを通じて）として管理するCatalyst3000は、SNMPにより統合されたデバイス、VLANやトラフィック管理を含みます。スパニングツリーやアドレスのフィルタリング性能、そしてシスコ管理アプリケーションはCatalyst3000の豊富なFeature Setに加えられます。CiscoViewはGUIベースの広範囲なネットワーク管理アプリケーションで、Catalyst3000をサポートしています。デバイスの状況、統計情報、そしてポート毎のコンフィグレーションやパフォーマンス情報を簡単なpoint-and-clickで監視できます。イーサネットLANスイッチアプリケーション
以下にある典型的な使用例を示します。- デスクトップスイッチ：ワークステーションなど大きなバンド幅を要求するユーザを収容
- ハブのスイッチ：複数のイーサネットハブを束ねてパフォーマンスを向上
- ルータのスイッチ：サブネットおよびルータ間のパフォーマンスを向上
- サーバのスイッチ：ファイルサーバに専用のバンド幅を提供
- ワイヤリングクロゼット、ビルディングのスイッチ：建屋やキャンパス間をより高速に接続
ディスクトップのスイッチ
専用的なバンド幅や多くのモジュールを使用して低価格で製品を提供するシスコのイーサネットLANスイッチは、共有型ハブのリプレースに最適です。このソリューションとしては、ユーザのワークステーションや他のデバイスを半二重や全二重のイーサネットセグメントによってバンド幅を増やすことにあります。これにより、ネットワークのバンド幅や大きなイメージファイルやグラフィックファイルあるいは、マルチコンピュータによるキュエリープロセスのデータベースアプリケーションのスループットを劇的に増やします。Catalyst3000はスタックされ、デスクトップの接続のために192個の10BaseTポートを提供できます。ハブのスイッチ
シスコのイーサネットLANスイッチはハブスイッチとして使った時に大きな効果が得られます。ネットワークの成長に対応していくために、多くのデバイスをデージーチェンでいくつかのハブに接続していました。このようなコンフィグレーションの結果、すべてのデバイスは１つの10Mbpsを共有し、全体のネットワークの効果を削減されてしまいました。ネットワークの成長は、シスコのイーサネットLANスイッチを使うと簡単に対応できます。たとえば、Catalyst3000スイッチを配線の中心に設置し、複数のイーサネットハブを接続します。そして、ネットワークのスループットを向上できます。
ルータのスイッチ
ルータは今日のネットワーク製品の基礎になっています。ルータは、WAN経由の異なるLAN同士の接続やアクセスセキュリティを提供するために設置されてますが、デスクトップデバイスとLANサーバ間の高いスループットを提供できません。このような限界のために、ルータとシスコのイーサネットLANスイッチはネットワーク上で互いに補足し合います。シスコのイーサネットLANスイッチは、それぞれのサブネットワークのパフォーマンスを増やすために、ルータの前に設置します。ローカルクライアントとサーバの間の接続は、ルータにデータが届く前にLANスイッチによってハンドルされるため、ワークグループレベルでパフォーマンスは向上されます。
LANスイッチをルータの背後に設置し、ルータ間をノンブロックで接続し、ネットワークパフォーマンスを向上します。これは、複数のルータがイーサネット上で接続されている時に効果的です。そして、バックボーンのパフォーマンスに影響を与えることは少なくなります。
Catalyst3000はルータベースのネットワークでは、以下のようなメリットがあります。
- プロトコルの透過性
- ローカルサーバとデスクトップ間における各サブネットワークのスループット向上
- ノード数が多いネットワーク
- 容易なマネージメント
- Plug-and-play機能の提供
- 大規模な論理的ネットワークをサポートし、ネットワークレイヤプロトコルとブロードキャストトラフィックを抑制
サーバのスイッチ
ユーザアプリケーションのパフォーマンスを向上するために、シスコのイーサネットLANスイッチはハイスピードファイルサーバに専用のバンド幅を与えます。ユーザのワークステーションとファイルサーバ間のトラフィックは、10Mbpsを共有するイーサネットセグメントにおいて、ネットワークのパフォーマンスが低下していることがはっきりとわかります。この場合、シスコイーサネットLANスイッチはサーバに専用の10Mbpsのバンド幅を与え、共有型イーサネットセグメントの混雑から解放します。 100Mbspのファーストイーサネット (100BaseT)のようなハイスピードテクノロジーは、将来的には現存しているファイルサーバに専用の「太いパイプ」を作成することによってスループットを向上させることができます。Catalyst3000は、ファーストイーサネット、ATM、そして将来は100VG-AnyLANの接続をサポートした100Mbpsのインタフェースを提供します。ワイヤリングクローゼットやビルディングのスイッチ
多くのネットワークでは、異なったフロアやキャンパスなど複数に分かれている建屋にいるユーザたちを接続しています。これは工場や病院、官庁、そして大学のネットワークにおいて、特に当てはまります。シスコのイーサネットLANスイッチは接続性の選択やそれぞれの環境においてもネットワークのスループットを向上させます。高層ビルディングやキャンパスでは、どのようにして効果的にユーザを接続しているのか、というユニークなネットワーキングに挑戦しています。この答えは、スタックコンフィグレーションをもつシスコのイーサネットLANスイッチを導入することです。Catalyst3000をスタックとして設定すると、ローカルなワイヤリングシステムのスループットが向上します。変って、ワイヤリングシステムスイッチはファイルサーバと接続するためにデータセンターにある別のイーサネットLANスイッチに接続できます。
シスコイーサネットLANスイッチは、100BaseTXやATMのようなハイスピードテクノロジーを使って、崩壊したバックボーンのセンターとして使ったり、他のスイッチやキャンパス全体に配置されたハブにハイスピードなスイッチングを行います。
構成例A: ハブ、サーバ、ルータのスイッチ
構成例Aにおける現在のネットワーク構成を図１に示します。このサイトは５つのハブをデージーチェンで接続しています。T1のWANルータ、CDタワー、そして４つのNovell NetWare(MIS 1, CDP, Admin, and Auditor)は、このハブに接続しています。そのハブ、サーバ、そしてルータは10Mbpsのセグメントを共有しています。このネットワークは約100ユーザにサービスしています。この２つのファイルサーバの使用状況は、１台のサーバーでは処理できないほどです。しかしながら、10MbpsのLAN セグメントを共有しなければならないので、ほとんどの衝突はサーバやInternetにアクセスを試みるユーザのワークステーション同士で起こります。
Figure 1. Current Configuration Prior to Adding the Catalyst 3000 as a Switch of Hubs, Servers, and Routers
図２では、このバンド幅の制限をどのようにしてCatalyst3000の配置で解決できるかを示しています。この一般的なコンフィグレーションではCatalyst3000をネットワークの中心に置きます。それぞれの共有型ハブは10Mbspをサポートしているスイッチのポートに接続します。この図は、ファイルサーバのために２つの異なったのタイプのスイッチの接続性（PCIバスのためのFastEthernet(100BaseTX)とEISAバスのための20Mbpsの全二重Ethernet）を示しています。全二重Ethernetの効果はファイルサーバとLANスイッチの接続時のバンド幅を２倍にすることです。
Figure 2. Configuration Using the Catalyst 3000 as a Switch of Hubs, Servers, and Routers
構成例B：デスクトップとサーバのスイッチ
図３で示しているコンフィグレーションでは、デスクトップ出版会社がハブに７２ユーザのワークステーションを接続しています。これらのワークステーションは大きいファイルをファイルサーバや相互に転送します。このネットワークでの帯域使用率は１日あたり、およそ７０％でありかなり遅く感じます。
Figure 3. Configuration Before Adding the Catalyst 3000 as a Switch of Desktops and Servers
このユーザははLANスイッチを用いてネットワークのトラフィックを緩和することです。そして、３つのPCIバスを持つファイルサーバにハイスピードで接続します。
このネットワークのための解決策は、図４で示すように、４つのCatalyst3000スイッチがCatalyst3000マトリックスにより接続するデスクトップスイッチを置くことです。
それぞれのCatalyst3000スイッチは１つの100BaseTX拡張モジュールと１つの４ポート10BaseT拡張モジュールを搭載します。また、４個の100BaseTポートと８０個の10BaseTポートをサポートするスタッカブルスイッチングシステムを作ります。それぞれのユーザのワークステーションは、直接Catalyst3000スイッチに接続している10Mbpsで受信します。Catalyst 3000がイーサネットの全二重通信をサポートするので、ワークステーションへのバンド幅は、コリジョンなく全二重通信のイーサネットアダプターを使うことによる20 Mbpsの速度で通信できます。
Figure 4. Configuration Using the Catalyst 3000 as a Switch of Desktops and Servers
構成例C: ルーティングを含めた企業向けスイッチング
構成例Ｃはデスクトップスイッチング、VLAN capabilityとVLAN trunkingを必要とする大規模キャンパス構成を示します。現在の構成はユーザの接続にスタッカブルハブを使っています。部門や企業のファイルサーバはそれぞれのワイヤリングクロゼット内に置かれています。図５では、すべてのハブがイーサネットを介してCisco7500に接続しています。このコンフィグレーションでは、ルータポートでボトルネックとなってしまします。それは、大量のインターネットワークのトラフィックをハンドルできないためです。新しいネットワーク構成の最終目的は、トラフィックの増加に柔軟性を持ち、物理的ケーブリングを変えず、またセキュリティ方針を破らずに異なったLANにユーザを割り振るようにネットワーク管理者が行えることです。別な構成の目的として、潜在的なボトルネックを解消するために、ルータへの接続をより大きなバンド幅にすることです。
Figure 5. Prior to Implementing Enterprise Switching
この解決策はスタックしたCatalyst3000に導入し、デスクトップやハイスピードインタフェースを使ってルータをスイッチに接続してバンド幅を増やすことです。このコンフィグレーションによって、ファイルサーバーにバンド幅を増やします。それに加えて、各々のユーザーポートはVLANに割り当ています。ユニークなIPアドレスを与えられた各々のVLANは、スイッチングシステムの内で別々のブロードキャストドメインを作ります。図６は、新しい構成です。
Cisco7500ルータとの高速接続には,100BaseTXあるいはATMインタフェースを使うことができます。複数のVLANを一つのトランクポートを介してつなぐことができます。ISLは100BaseTXでのトランキングプロトコルです。同一の物理インタフェースで複数のIPサブネットをつなぐことができます。ISLはルーティングを行うのではなく、LANスイッチあるいはルータ間で通信するため、複数のVLAN間で使われるメカニズムです。ルータはVLAN間のルーティング機能を提供し、同一VLAN内で他のLAN スイッチにパケットを転送します。
Figure 6. Configuration Using the Catalyst 3000, an Enterprise Switch
結論
シスコEthernet LANスイッチは、ネットワーク管理者に様々なアプリケーションをサービスしたり、配線や設備の投資を押さえているような時に、制限のあるバンド幅に対する問題を解決します。それに加えて、 Catalyst 3000のスタッカビリティが、増大するネットワークに対して経済的で有効な解決策を提供します。新しいネットワーク設計の目的が、共有型テクノロジーに取って代わるか、共存する新しい設備を導入するにせよCatalyst 3000は、ネットワークパフォーマンスを向上することができます。
