止まらないネットワークを設計する事の重要性

システムが使えないと業務が止まってしまう状況が当たり前になっている昨今です。システム障害などで業務が停止してしまわないよう、バックアップシステムの準備や、業務継続のための様々な計画が準備されている事かと思います。

業務に使うシステムがクラウドにあったとしても、オンプレミスに準備されているとしても、クライアント端末がサーバに接続し、サービスを利用するためには、ネットワーク的な到達性があることが必要です。業務継続のためにネットワークの到達性についても周到に検討しておく必要があります。

企業内のネットワークにおいても、古くから障害を想定した冗長化を実現するためのプロトコルが準備されており、仮にネットワーク障害が発生しても、迂回路を経由してネットワーク的な到達性を維持する仕組みが提供されてきました。ここでは、構内LANの可用性を高めるために、今日的にはどのような構成が組まれるか、最も一般的に使われている構成例をご紹介します。

構成例と冗長化を実現するためのプロトコル

設計の考え方

まずは単一障害点をいかに無くすかを考えます。基本的には単一障害点を無くすには物理的な機器を多重化して配置することになります。また、機器と機器を結ぶLANや光も複数本ずつ敷設して多重化します。

ただし、それではシングル構成と比較して単純計算で倍以上の費用がかかってしまうため、収容するシステムや端末の用途及び重要度から、多重化して救済すべきか否かを判断します。例えば、業務フロントではない管理部門やバックヤードを収容する場合などは多重化の対象から外し、機器故障に備えた予備機を準備するなど、ネットワーク障害からの復旧レベル(即時性)を下げる事を検討します。

また、少し話が逸れますが、停電等に備えて、ネットワーク機器を無停電系統の電源に収容することが重要です。無停電系統への収容が難しいときは、UPSを準備することも要検討事項の一つです。機器を多重化しても、電源供給が断たれてしまえば、ネットワークは切断されてしまいます。

冗長化手法

スタック

2台のスイッチのスタックポート間を接続し(スタックリンク)、物理的な2台のスイッチを論理的に1台のスイッチとして構成します。この技術により1台のスイッチに障害が発生しても、もう1台のスイッチにてフレームをフォワーディングし続けることが可能になります。また、論理的に1台のスイッチとして扱うことが可能になるため、管理が楽になるというメリットもあります。

リンクアグリゲーション

複数の物理的なリンク(スイッチの物理的な複数のポート)を論理的な一つのポートとして束ねる技術です。スイッチの物理ポート障害、LANや光ケーブルの断線などの物理的な障害を想定したポート多重化の技術です。リンクアグリゲーションを構成する片系のリンクに障害が発生しても、もう片系のリンクで通信を維持することができます。また、1Gbpsの2ポートを束ねて論理的に2Gbpsのリンクとして計算することができ、帯域拡張の技術としても利用可能です。

VRRP / Virtual Router Redundancy Protocol

主にデフォルトゲートウェイを冗長化するためによく利用されます。端末側に設定したデフォルトゲートウェイのIPアドレスを、複数台のルータが仮想IPアドレスとして共有し、1台のルータに障害が発生した場合にバックアップルータがその仮想IPアドレスを引き継ぎ、デフォルトゲートウェイとして動作し続ける仕組みです。複数のVRRPグループを作成し(複数の仮想IPアドレス)、負荷分散のための技術として活用することも可能ですが、ここでは詳細は割愛いたします。

NICチーミング

どちらかと言うと、サーバ側のネットワークインターフェイス冗長化の技術ですが。こちらも複数の物理的なNICを論理的に束ねて一つのNICとして動作させる技術です。物理NIC故障時の耐障害性を高める意味と、帯域拡張の効果もあります。サーバを収容するスイッチの構成や仕様に合わせて構築する必要があります。昨今ではOSの標準機能として実装されています。NICドライバにも実装されている技術です。

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