1. スイッチとは何ですか?
交換、切り替えは情報伝送のニーズに応じて行われ、手動または機器によって伝送される情報は要件を満たすために対応するルートに転送されます。ブロードスイッチスイッチは、通信システムにおける情報交換機能を完了するデバイスの一種です。このプロセスは人為的な交換です。もちろん、現在ではプログラム制御スイッチがすでに普及しており、交換プロセスは自動です。コンピュータ ネットワーク システムにおける交換の概念は、共有作業モードを改良したものです。私たちはHUBを導入しました ハブは一種の共有機器であり、HUB自体はアドレスを識別できません。同じLANホストからBホストにデータが送信される場合、ネットワーク内のデータパケットはブロードキャスト送信され、各端末によって検証データを通じて包頭アドレス情報が送信されます。受信するかどうかを決定します。つまり、この動作方法では、ネットワーク上で同時に送信できるデータ フレームは 1 セットのみであり、衝突が発生した場合は再試行する必要があります。この方法は、ネットワーク帯域幅を共有することです。このスイッチには、非常に高帯域幅のバック バスと内部交換マトリックスが備わっています。スイッチのすべてのポートはバック バスに接続されています。制御回路がパケットを受信した後、処理ポートはメモリ内のアドレス制御テーブルを見つけて、宛先ポートを介して宛先ポートへのMAC（ネットワークカードのハードウェアアドレス）のNIC（ネットワークカード）を決定し、機会を交換します。新しいアドレスを「学習」し、内部アドレス テーブルに追加します。交換機と交換機は電話通信システム (PSTN) に由来しており、古い映画で見ることができます。局長 (通話ユーザー) がマイクを手に取って震え、事務局はフルワイヤーのマシンの列で、通話後にヘッドセットを装着したコールレディです。接続要件を受信し、スレッドを対応する出口に配置し、呼び出しが終了するまで 2 つのクライアント側の接続を確立します。これにより、ネットワークを「セグメント化」することもでき、スイッチは必要なネットワーク トラフィックのみをスイッチ経由で許可します。スイッチのフィルタリングと転送を通じて、ブロードキャスト ストームを効果的に分離し、誤ったパケットや間違ったパケットの発生を減らし、共有の競合を回避できます。スイッチは、複数のポートのペア間で同時にデータを転送できます。各ポートは個別のネットワーク セグメントと見なすことができ、そのポートに接続されているネットワーク デバイスだけが、他のデバイスと競合することなく帯域幅全体を享受できます。ノード A がノード D にデータを送信するとき、ノード B は同時にノード C にデータを送信でき、両方の送信はネットワークの全帯域幅を利用し、独自の仮想接続を持ちます。ここで 10Mbps イーサネット スイッチを使用した場合、スイッチの総循環量は 210Mbps=20Mbps に等しく、10Mbps の共有 HUB を使用しても、HUB の総循環量は 10Mbps を超えることはありません。つまり、スイッチは MAC アドレス識別に基づくネットワーク デバイスであり、データ パケットのカプセル化と転送の機能を完了できます。スイッチはできるよ」
2. スイッチの役割は何ですか?
「交換」は、今日インターネット上で最も頻繁に使用される単語であり、ブリッジングからルート、ATM、電話システムに至るまで使用できますが、実際の交換とは正確には異なります。実際、交換という言葉は電話システムで初めて登場しました。これは 2 つの異なる電話間で音声信号を交換することを指し、その作業を完了する装置が電話交換機です。したがって、当初の意図どおり、交換は、デバイスの入口から出口までの信号の転送を完了するという技術的な概念にすぎません。したがって、定義を満たす限り、すべてのデバイスをスイッチング デバイスと呼ぶことができます。したがって、「交換」という用語は実際には、データ ネットワークの第 2 層を説明するために使用される場合はブリッジ デバイスを指し、データ ネットワークの第 3 層のデバイスを説明するために使用される場合はルーティング デバイスを指す広義の用語です。 。私たちがよく話題にするイーサネット スイッチは、実際にはブリッジ テクノロジに基づくマルチポートの第 2 層ネットワーク デバイスであり、あるポートから別のポートへのデータ フレームの転送に低遅延と低オーバーヘッドのアクセスを提供します。したがって、スイッチのコア内には、任意の 2 つのポート間の通信パスを提供する交換マトリックス、または任意のポートが受信したデータ フレームを他のポートから送信する高速交換バスが必要です。実際のデバイスでは、交換マトリックスの機能は専用チップ (ASIC) によって完成されることがよくあります。さらに、イーサネット スイッチの設計思想には重要な前提があります。つまり、コア速度の交換が非常に高速であるため、通常は大きなトラフィック データが混雑することはありません。つまり、情報と相対的な交換能力が必要です。無限大（逆に、ATM スイッチの設計思想では、情報に対する相対的な交換能力には限界があります）。イーサネット Tier 2 スイッチはマルチポート ブリッジに基づいていますが、スイッチングにはより豊富な機能があり、より多くの帯域幅を獲得する最良の方法であるだけでなく、ネットワークの管理も容易になります。
3 スイッチアプリケーション
LAN の主要な接続デバイスとして、イーサネット スイッチは最も人気のあるネットワーク デバイスの 1 つとなっています。交換技術の継続的な発展により、イーサネット スイッチの価格は大幅に低下し、デスクトップへの交換が一般的な傾向になりました。イーサネットに多数のユーザー、負荷の高いアプリケーション、さまざまなサーバーがあり、その構造に何も変更を加えていない場合、ネットワーク全体のパフォーマンスが非常に低下する可能性があります。解決策の 1 つは、10/100Mbps スイッチをイーサネットに追加することです。これにより、通常のイーサネット データ ストリームを 10Mbps で処理できるだけでなく、100Mbps の高速イーサネット接続もサポートできます。ネットワーク使用率が 40% を超え、衝突率が 10% を超えている場合は、スイッチが多少の解決に役立ちます。 100Mbps 高速イーサネット ポートと 10Mbps イーサネット ポートを備えたスイッチは、専用の 20Mbps ～ 200Mbps 接続を確立して全二重で実行できます。ネットワーク環境が異なるとスイッチの機能が異なるだけでなく、同じネットワーク環境に新しいスイッチと既存のスイッチを追加した場合の影響も異なります。ネットワークのトラフィック モードを完全に理解し、習得することは、スイッチの役割を果たす上で非常に重要な要素です。スイッチの使用目的は、ネットワーク内のデータ フローを可能な限り削減し、フィルタリングすることであるため、不適切な設置場所によりネットワーク内のスイッチが受信したパケットをほぼすべて転送する必要がある場合、スイッチはその役割を果たすことができません。ネットワークパフォーマンスは最適化されますが、データ伝送速度が低下し、ネットワーク遅延が増加します。設置場所だけでなく、負荷や情報が少ないネットワークでもやみくもにスイッチを追加すると悪影響を及ぼす可能性があります。パケットの処理時間、スイッチのバッファ サイズ、新しいパケットを再生成する必要性の影響を受けるため、この場合は単純な HUB を使用する方が適切です。したがって、スイッチが HUB よりも優れていると単純に考えることはできません。特にユーザーのネットワークが混雑しておらず、空きスペースが多い場合には、HUB を使用することでネットワークの既存のリソースを最大限に活用できます。
4. スイッチの 3 つの切り替えモード
1. ストレートスルータイプ（カットスルー）
ダイレクト モードのイーサネット スイッチは、ポート間のライン マトリクス電話スイッチとして理解できます。入力ポートがデータ パッケージを検出すると、パッケージのヘッダーをチェックし、パッケージのターゲット アドレスを取得し、内部動的検索テーブルを開始して対応する出力ポートに変換し、入力と出力の交差点で接続します。データパケットを対応するポートに接続して交換機能を実現します。ストレージが不要なため、遅延が非常に少なく、交換が非常に速いという利点があります。欠点は、パケットの内容がイーサネット スイッチによって保存されないため、送信されたパケットが間違っているかどうかを確認できず、エラー検出機能を提供できないことです。キャッシュがないため、レートの異なる入出力ポートを直接接続することができず、パケットが失われやすくなります。
2. 保管と転送（ストア＆フォワード）
ストレージおよび転送モードは、コンピュータ ネットワークの分野で最も広く使用されている方法です。まず入力ポートのパケットを格納し、次に CRC (Cyclic Redundancy Code Check) チェックを行います。エラー パケットの処理後、パケットのターゲット アドレスが削除され、検索テーブルを通じてパケットが出力ポートに送信されます。このため、ストレージおよび転送モードにはデータ処理に大きな遅延があり、それが欠点ですが、スイッチに入るデータ パケットを検出し、ネットワーク パフォーマンスを効果的に向上させることができます。特に、異なる速度のポート間の変換をサポートし、高速ポートと低速ポート間の調整を維持できます。
3. フラグメント分離 (Fragment Free)
これは、最初の 2 つの解決策の中間の解決策です。パケットが 64 バイトかどうかをチェックし、64 バイト未満の場合は false になります。 64 バイトを超える場合、パケットは送信されます。この方法でもデータ検証は行われません。データ処理速度はストレージおよび転送モードよりも高速ですが、ストレートスルー モードよりは遅くなります。
5 スイッチの分類
スイッチには大きく分けて「WANスイッチ」と「LANスイッチ」の2種類があります。 WAN スイッチは主に電気通信分野で使用され、通信の基本プラットフォームを提供します。 LAN スイッチは、PC やネットワーク プリンタなどの端末デバイスを接続するためにローカル エリア ネットワークに適用されます。伝送媒体と伝送速度から、イーサネット スイッチ、ファスト イーサネット スイッチ、ギガビット イーサネット スイッチ、FDDI スイッチ、ATM スイッチ、トークン リング スイッチに分類できます。規模のアプリケーションから、エンタープライズ レベルのスイッチ、部門レベルのスイッチ、ワーキング グループ スイッチに分類できます。各メーカーの規模は完全に同じではありません。一般にエンタープライズレベルのスイッチはラック型、部門レベルのスイッチはラック型（スロット数が少ない）または固定構成型、ワーキンググループレベルのスイッチは固定構成型（比較的機能がシンプル）となります。一方、アプリケーション規模の観点から、バックボーンスイッチとして、情報点数が500以上の大企業向けスイッチはエンタープライズレベルスイッチ、情報点数300未満の中規模企業向けスイッチは部門レベルスイッチ、情報点数100以内のスイッチは、ポイントはワーキンググループレベルのスイッチです。
6 スイッチ機能
スイッチの主な機能は次のとおりです。
物理的なサイト
ネットワークトポロジ構造
エラーチェック
フレームシーケンスとフロー制御
VLAN（仮想LAN）
リンクコンバージェンス
ファイアウォール
スイッチは、同じタイプのネットワークに接続できるだけでなく、異なるタイプのネットワーク (イーサネットやファスト イーサネットなど) 間で相互接続することもできます。現在の多くのスイッチは、ネットワーク内の他のスイッチに接続したり、帯域幅の使用量が多い重要なサーバーに追加の帯域幅を提供したりするために、ファスト イーサネットや FDDI などをサポートする高速接続ポートを提供できます。一般に、スイッチの各ポートは個別のネットワーク セグメントに接続するために使用されますが、場合によっては、より高速なアクセス速度を提供するために、重要なネットワーク コンピュータをスイッチ ポートに直接接続することがあります。このようにして、ネットワークの主要なサーバーと主要なユーザーのアクセス速度が向上し、より多くの情報トラフィックをサポートできるようになります。
私たちについて
スイッチ障害の分類:
スイッチ障害は一般に、ハードウェア障害とソフトウェア障害に分類できます。ハードウェア障害は主に、スイッチの電源、バックプレーン、モジュール、ポート、その他のコンポーネントの障害を指し、次のカテゴリに分類できます。
(1)停電：
外部電源の不安定、送電線の老朽化、静電気、落雷などにより電源が破損したり、ファンが停止したりして正常に動作できなくなります。電源が原因で機械の他の部分が損傷することもよくあります。このような障害を考慮して、まず外部電源を適切に機能させ、独立した電源を提供するために独立した電力線を導入し、瞬間的な高電圧または低電圧現象を回避するために電圧レギュレーターを追加する必要があります。一般に電力供給には2つの方法がありますが、諸事情によりスイッチごとに2つの電源を供給することができません。 UPS (無停電電源装置) を追加すると、スイッチの通常の電源供給を確保できます。電圧安定化機能を備えた UPS を使用するのが最適です。さらに、スイッチへの落雷による損傷を避けるために、機械室に専門的な避雷対策を講じる必要があります。
(2) ポート障害:
これは、ファイバ ポートであってもツイスト ペア RJ-45 ポートであっても、最も一般的なハードウェア障害です。コネクタの抜き差し時には注意が必要です。ファイバプラグが誤って汚れると、ファイバポートが汚染され、正常に通信できなくなる可能性があります。理論的には問題ありませんが、コネクタを差し込むだけで済む人がたくさんいますが、これによりポート障害の発生率も誤って増加します。取り扱い中に不注意にすると、ポートに物理的な損傷が生じる可能性があります。クリスタルヘッドのサイズが大きいと、スイッチ挿入時にポートを破壊しやすくなります。さらに、ポートに接続されているツイストペアの一部が外部に露出している場合、ケーブルに落雷があった場合、スイッチ ポートが損傷したり、さらに予期せぬ損傷が発生したりすることがあります。一般に、ポート障害は 1 つまたは複数のポートの損傷です。したがって、ポートに接続されているコンピュータの障害を取り除いた後、接続されているポートを交換して、ポートが損傷しているかどうかを判断できます。このような場合は、電源を切った後、ポートをアルコール綿などで清掃してください。ポートが実際に損傷している場合は、ポートの交換のみが行われます。
(3) モジュール障害:
スイッチは、スタッキング モジュール、管理モジュール (制御モジュールとも呼ばれます)、拡張モジュールなどの多くのモジュールで構成されています。これらのモジュールが故障する可能性は非常に低いですが、一度問題が発生すると、多大な経済的損失を被ります。このような障害は、モジュールが誤って接続されている場合、スイッチが衝突している場合、または電源が安定していない場合に発生する可能性があります。もちろん、上記の 3 つのモジュールはすべて外部インターフェイスを備えており、特定が比較的簡単で、モジュールのインジケータ ライトによって障害を特定できるものもあります。たとえば、スタックされたモジュールには平らな台形のポートがあり、一部のスイッチには USB のようなインターフェイスがあります。管理モジュールには、ネットワーク管理コンピュータに接続するための CONSOLE ポートがあり、管理が容易です。拡張モジュールがファイバー接続されている場合、ファイバー インターフェイスのペアが存在します。このような障害のトラブルシューティングを行う場合は、まずスイッチとモジュールの電源が供給されていることを確認し、次に各モジュールが正しい位置に挿入されているかどうかを確認し、最後にモジュールを接続するケーブルが正常であるかどうかを確認します。管理モジュールを接続する場合は、指定された接続速度を採用しているか、パリティ チェックの有無、データ フロー制御の有無なども考慮する必要があります。拡張モジュールを接続する場合は、全二重モードか半二重モードかなどの通信モードに適合しているかどうかを確認する必要があります。もちろん、モジュールに欠陥があることが確認された場合、解決策は 1 つだけです。それは、直ちにサプライヤーに連絡してモジュールを交換することです。
(4) バックプレーンの障害:
スイッチの各モジュールはバックプレーンに接続されます。環境が濡れている場合、回路基板が湿気を帯びてショートした場合、または高温、落雷などの要因によりコンポーネントが損傷した場合、回路基板は正常に動作できなくなります。たとえば、放熱性能が低い場合や周囲温度が高すぎる場合、その結果として機械内部の温度が上昇し、コンポーネントが焼損する可能性があります。通常の外部電源の場合、スイッチの内部モジュールが正常に動作しない場合は、バックプレーンが故障している可能性があります。この場合、バックプレーンを交換するしか方法はありません。ただし、ハードウェアのアップデート後は、同じ名前の回路プレートでもさまざまな異なるモデルが存在する可能性があります。一般に、新しい回路基板の機能は、古い回路基板の機能と互換性があります。ただし、旧モデルの基板の機能と新基板の機能には互換性がありません。
(5) ケーブルの故障:
ケーブルと分配フレームを接続するジャンパは、モジュール、ラック、および機器を接続するために使用されます。これらの接続ケーブルのケーブルコアやジャンパーに短絡、断線、誤接続が発生すると、通信システムに障害が発生します。上記のいくつかのハードウェア障害の観点から、機械室の劣悪な環境はさまざまなハードウェア障害を引き起こしやすいため、病院は機械室の建設において、まず雷保護接地、電源、室内温度、室内湿度、電磁干渉防止、静電気防止などの環境構築を行い、ネットワーク機器の正常な動作に良好な環境を提供します。
スイッチのソフトウェア障害:
スイッチのソフトウェア障害とは、システムとその構成の障害を指し、次のカテゴリに分類できます。
(1)システムミス：
プログラムのバグ: ソフトウェア プログラミングに欠陥があります。スイッチ システムはハードウェアとソフトウェアの組み合わせです。スイッチの内部には、このスイッチに必要なソフトウェア システムを保持する更新可能な読み取り専用メモリがあります。当時の設計上の理由により、いくつかの抜け穴があり、条件が適切な場合、スイッチのフルロード、バッグの紛失、間違ったバッグなどの状態につながります。このような問題を解決するには、デバイス メーカーの Web サイトを頻繁に閲覧する習慣を身に付ける必要があります。新しいシステムまたは新しいパッチがある場合は、適時に更新してください。
(2) 不適切な構成:
スイッチ構成が異なるため、ネットワーク管理者がスイッチを構成するときに構成エラーが発生することがよくあります。主なエラーは次のとおりです。 1. システム データ エラー: ソフトウェア設定を含むシステム データは、システム全体を定義するために使用されます。システムデータに誤りがあれば、システム全体の障害を引き起こし、為替局全体に影響を及ぼします。ビューロー データ エラー: ビューロー データは、為替ビューローの特定の状況に従って定義されています。権威データが間違っている場合には、交換局全体にも影響が及びます。ユーザー データ エラー: ユーザー データは、各ユーザーの状況を定義します。ユーザーデータが正しく設定されていない場合、特定のユーザーに影響を及ぼします。4、ハードウェア設定が適切ではありません。ハードウェア設定は、回路基板の種類を減らし、スイッチのグループまたは複数のグループがオンに設定されています。回路基板は、回路基板の動作状態またはシステム内の位置を定義するために、ハードウェアが正しく設定されていない場合、回路基板が正しく動作しなくなります。この種の失敗は見つけるのが難しい場合があり、ある程度の経験の蓄積が必要です。構成に問題があるかどうか判断できない場合は、工場出荷時のデフォルト構成に戻してから、段階的に実行してください。設定を行う前に説明書を読むことをお勧めします。
(3) 外部要因：
ウイルスやハッカーの攻撃の存在により、ホストがカプセル化ルールを満たさない大量のパケットを接続ポートに送信する可能性があり、その結果、スイッチ プロセッサがビジー状態になり、パケットが遅すぎる可能性があります。転送するため、バッファリークやパケットロス現象が発生します。もう 1 つのケースはブロードキャスト ストームで、ネットワーク帯域幅を大量に消費するだけでなく、CPU 処理時間も多く消費します。ネットワークが大量のブロードキャスト データ パケットによって長時間占有されると、通常のポイントツーポイント通信が正常に行われなくなり、ネットワーク速度が低下したり麻痺したりすることがあります。
つまり、ソフトウェアの障害はハードウェアの障害よりも発見するのが難しいはずです。問題を解決するとき、あまりお金をかける必要はないかもしれませんが、より多くの時間が必要です。ネットワーク管理者は、日常業務の中でログを保存する習慣を身に付ける必要があります。障害が発生するたびに、障害現象、障害分析プロセス、障害解決、障害分類の要約などの作業をタイムリーに記録し、自らの経験を蓄積します。それぞれの問題を解決した後、問題の根本原因と解決策を慎重に検討します。このようにして、私たちは常に自分自身を改善し、ネットワーク管理という重要なタスクをより適切に完了することができます。
投稿日時: 2024 年 5 月 15 日