Ethernet LAN - Layer 2 Switch



 ◆ Layer2スイッチの機能

 Layer2スイッチはデータリンク層でMACアドレスを見ながらフレームの宛先を判断して転送を行う機器。
 ここではLayer2スイッチが行う
フラッディングフィルタリングエージング等の機能を見ていきます。
 スイッチに電源を入れた起動時では端末がデータの送受信をしていない場合、スイッチ上のMACアドレス
 テーブルにはどのホストのMACアドレスも学習していない状態です。MACアドレステーブルの見方は以下。



     





 次に、ホストAがCにフレームを送信します。そのフレームの送信元MACアドレスが「0000.0000.0001」
 宛先MACアドレスが「0000.0000.0003」となります。スイッチは、そのフレームの送信元MACアドレス、
 受信したポート番号、そのポートが所属するVLAN番号の情報をキャッシュします。このMACアドレスの
 情報は、スイッチに手動(Static)ではなく自動(Dynamic)でキャッシュなのでタイプは
DYNAMICです。

 宛先MACアドレス「0000.0000.0003」がキャッシュされていないスイッチは、F0/1を除く全ポートに
 つまり、
受信ポートを除く全てのポートにフレームを転送します。この動作をフラッディングと言います。
 ホストCはこのフレームを受信し処理します。一方、ホストBは自分宛ではないのでフレームを破棄します。


    



 続いて、ホストCがAにフレームを送信します。そのフレームの送信元MACアドレスが「0000.0000.0003」
 宛先MACアドレスが「0000.0000.0001」となります。スイッチは先ほど同様に各種情報をキャッシュします。
 次に、宛先MACアドレス「0000.0000.0001」がキャッシュされているスイッチは、宛先となるポート(F0/1)
 にのみフレームを転送します。この動作を
フィルタリング と言います。なお、MACエントリの最適化のため、
 MACアドレステーブルの情報は、一定時間(Catalystの場合には300秒)通信が発生しなければ削除されます。
 この動作を
エージングと言います。


    



 ◆ Layer2スイッチのフレーム転送方式

 スイッチにおけるフレームの転送方式はストアアンドフォワード、カットスルー、フラグメントフリー
 の3つがあります。スイッチが高性能化している現在、一般的に、どのメーカーのスイッチも転送方式に
 ストアアンドフォワードを採用しているといえます。Catalystスイッチでもこの方式を採用しています。

Layer2スイッチの3つのフレーム転送方式
ストアアンドフォワード

 1つのフレーム全体を受信した後、メモリに蓄積(ストア)してから、FCSによるエラー
 チェックを行い、問題なければ転送(フォワード)します。他の方式に比べ転送速度が
 遅くなりやや高価な機器が必要となるが、通信品質の良いフレームの転送方式。

カットスルー

 フレームの先頭6byteだけ(宛先MACアドレスだけ)を読み込み、転送する。他の方式
 より転送速度が高速になるが、エラーチェックができないことから通信品質は低下する。

フラグメントフリー

 フレームの先頭64byteだけを読み込み、フレームが正常か確認して、問題がある場合
 破棄して、正常であれば転送します。カットスルーよりも信頼性が高く、ストアアンド
 フォワードに比べると転送速度が高速となる。上記の転送方式の中間のような方式。



         



 ◆ Layer2スイッチの管理設定

 下図の通り、Layer2スイッチにIPアドレスやデフォルトゲートウェイを設定していなくても、スイッチに
 接続するホストやルータは問題なく通信できますが、スイッチのステータス確認や設定変更を行いたい場合
 に、スイッチにアクセスするためには、IPアドレスやデフォルトゲートウェイを設定する必要があります。


    


 以下で、Catalystスイッチの管理設定の基本であるホスト名、IPアドレス、デフォルトゲートウェイの
 設定を紹介します。以下の設定により、ホスト名を 「TEST」、管理IPアドレスとしてinterface vlan 1
 に「192.168.1.250」、デフォルトゲートウェイとして「192.168.1.254」がコンフィグ設定されます。

  




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