スタック

スタック（stack）という言葉は、「積み重ねる」という意味です。
ネットワーク機器の「スタック」とは、複数のネットワーク機器を積み重ねて拡張し、あたかも1台の機器のように動作させる技術を指します。

RPOとRTO

　バックアップ対策を検討する際において、復旧にかかる時間や、どの時点までデータを復元できるかは大事な要素です。これらの指標として、RTO(目標復旧時間)とRPO（目標復旧時点）があります。どちらも，短時間であればあるほど，対策費用は大きくなります。

RPO（目標復旧時点：Recovery Point Objective)
RPOは，障害発生からどの時点までデータを復旧できるかの時間です。

RTO(目標復旧時間：Recovery Time Objective)
RTOは，障害が発生してからシステムが復旧するまでに要する時間です。

H20NW午後Ⅰ問2にRTO関連の問題がある。

バックアップ対策を実施する際の要件として、RPO（Recovery Point Objective)、RTO(Recovery Time Objective)が重要である。ここでは、RPOは、障害発生からどの時点までデータを復旧できるかを表す指標とし、RTOは、障害が発生してからシステムが復旧するまでの時間を表わす指標とする。どちらも、短時間であればあるほど、費用は大きくなる。

チーミング

　
チーミングとリンクアグリゲーションって一緒ですか？
確か、同じと書いてある文献を見た気が・・・
それに、やっていることは同じですよね。
どちらも、LANケーブルを冗長化するので。
まあ、同じと考えてもいいが、厳密には違う。
多少乱暴ではあるば、リンクアグリゲーションは、NW機器の冗長化。チーミングはサーバのNICの冗長化と考えておいてよい。
　実際の設定も、リンクアグリゲーションの設定は、SWで設定し、チーミングの設定はサーバにて設定する。
　過去問では、両者に関して以下の説明がある。これからも、リンクアグリゲーションはNW機器、チーミングはサーバのNICの設定と考えられる。

これらのL2SWから,サーバ,NAS間の接続には,リンクアグリゲーションを設定します。サーバとNASのNICには,チーミング機能を設定して2本の回線に負荷を分散させ,[　？　]と冗長化を図ります。（H23NW午後Ⅱ問2）

ちなみに、[　？　]には、帯域増大が入る。

■参考情報
某サーバの設定を確認したところ、チーミング方式は以下の３つがあった。
①Active-Standby：Activeを使う。障害がおきればStandbyに
②Active-Active：ロードバランス　
③Active-Active：リンクアグリゲーションと同じ（だと思う）

※①の場合、MACアドレスは2つのNICで同じものを使う。メーカによって違うが、仮想MACを持つのではなく、AcitveのMACアドレスをStanby時にも利用すると思う。

※③の場合、100MのNICであれば200Mのスピードを出すことができる。しかし、対向もリンクアグリゲーションに対応している必要があるので、③を使うことは少ないだろう。

リンクアグリゲーション（Link Aggregation）

過去問ではリンクアグリケーションのことを、「コンピュータとスイッチングハブ、又は2台のスイッチングハブの間を接続する複数の物理回線を論理的に1本の回線に束ねる技術（H20NW午前　問24)」と述べている。CiscoではFEC（Fast EtherChannel）とかGEC（Gigabit EtherChannel）と言われているので、イーサチャネルという言葉のほうがなじみ深いかもしれない。

では問題。リンクアグリゲーションの利点は何か？
これは即答してほしい。

答えは、①帯域拡大、②冗長化（による信頼性向上）、である。（※過去問H23NW午後Ⅱ問2より）

　
複数のポートを束ねることで、スイッチのMACアドレステーブルとかはややこしくならないんですか？
　そのあたりは仮想化の技術と同様で、利用者は意識する必要がなく、スイッチ側で処理している。
また、サーバのNICを冗長化する技術であるチーミングに関しても、理解してほしい。
女性直立

これは便利ですね。
最近はサーバとストレージ間で大容量の通信が必要になってます。
1Gを8本束ねれば、8Gbpsのスループットになりますね。
いや、ちょっと注意が必要だ。必ずしもそうとは限らない。

単純化して2本のLAGで考えます。
LAGの場合、1つのパケットを半分にして、2本の回線に同時に流すわけではありません。1つ目のパケットは1本目の回線、2つ目のパケットは2本目の回線などと、パケットを分散することで、冗長化と帯域向上を図っています。
LAG

よって、IPアドレスベースなどで負荷分散するため、同じIPアドレスとの通信だと、同じ線を使う。だから、8本あっても、実際には1本しか使われていないかもしれない。
女性ハテナ

なんでそんな仕様なんですか？
8本でロードバランスするような仕様にすればいいじゃないですか。
順序制御が難しいからね。
1000kのフレームと100kのフレームであれば、100kの方が速く届く。すると、フレームの順序が無茶苦茶になる可能性がある。だから、同じIPアドレス間の通信は同じ線で流すようにしている。イーサネットファブリックの仕組みは、技術的にこれを解消するものらしいので、対処できる製品もあるかもしれない。

■STPと比較したリンクアグリゲーションの利点
この点に関して、H28AP午後問5に出題がある。
「リンクアグリゲーションの構成は，STPの構成に比べて利点が多いことが分かった。（一部筆者が修正）」とあり、この利点が選択式で問われています。
正解は、以下の２つです。
・経路障害が発生したとき，通信が中断したとしても短時間で済む。
・経路障害が発生しても，L2SW2及びL2SW3の負荷は増加しない。

ただ、後者に関しては、スイッチングハブは負荷が高くなってもスループットが落ちるようなことはありません。
なので、利点としては、以下として整理できるでしょう。
①経路障害が発生したとき，通信が中断したとしても短時間で済む。
②ケーブルを束ねて通信できることで、通信帯域が拡大する。

■以下は参考情報
・IEEE802.3ad
・固定で静的に設定する（Cisco社の場合のコマンドではmode on）場合と、LACPなどのネゴシエーションのプロトコルを利用して動的に設定する場合がある。動的に設定する場合は、ネゴシエーションなどを自動でやってくれるので便利であるが、異機種の場合は静的に設定したほうがよいだろう。
・100Mを4本束ねることで400Mの通信を実現する。が、厳密に400Mかというと、そうではない。1つのコネクションでは1本しか使えない。なので、100Mのままである。だから、PC1対1の通信では100Mしかでない。4つ以上のコネクション（実質４台以上）になって初めて、400Mの通信が実現できる。

■CiscoのCatalystでの設定例は以下
（１）インターフェース１と２をLAG設定。mode onで固定設定

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/1 - 2
Switch(config-if-range)#switchport mode access
Switch(config-if-range)#switchport access vlan 10
Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on

（２）状態確認コマンド

Switch#sh etherchannel summary
（中略）
Group Port-channel Protocol Ports
------+-------------+-----------+-----------------------------------------------
1 Po1(SU) - Fa0/1(P) Fa0/2(P)

■スイッチを冗長化するときの構成
スイッチを冗長化（、今回は2重化と考えてください）する場合の構成は、以下の２つが考えられます。
①STP＋VRRPで冗長化する
②スタック接続し、ケーブルはリンクアグリゲーションとする。

Q1.L3スイッチを冗長化すると仮定して、それぞれの物理構成および論理構成を書け
stp+VRRP

Q2.どちらが利点があるか、具体的に述べよ。
　②の方が利点がある。その理由は以下です。
　・処理速度の向上と、帯域を有効に使える点
　　　①の場合は、利用しているのは1台の機器と片方のケーブル。②の場合は、2台の機器と2台のケーブルを使える
　・構成がシンプルになる
　　　STPやVRRPで、どこがブロックされているとか、どっちがマスターだとかの設計および状態確認をせずにすむ。
　・切り替わり時間が速い
　　　特にSTPは切り替わりに時間がかかる

Q3.②の冗長化技術があれば、STPは不要か
A.冗長化技術に関しては、その通りです。
ですが、STPはループ対策という重要なミッションがあります。
ネットワークスペシャリストを目指す女性SEあれ？

　

スタック＋リンクアグリを使えば、ループそのものを無くすことができますよね？
はい、無くすことができますので、シンプルで理想的な構成です。
ですが、過去にも多くの企業で経験があったと思いますが、誤ってケーブル接続することで、意図せずループすることがあるのです。だから、スタック＋STPで冗長化をしていて、ループが無い構成であっても、STPはONにしておくべきなのです。

■参考解説
試験範囲を大幅に超えていますので、理解する必要はありません。
解説には設定に関する知識がいるので、読んでわからなくても構いません（説明も不十分ですが、ご了承ください）
ネットワークスペシャリストを目指す女性SEハテナ

①-Aの構成で、STPは必要ですか？
まあ、なくてもいいです。
1-Bにあるように、Standby trackという設定を入れればです。
具体的には、192.168.1.1のVRRPが切り替わったら、172.16.1.1のVRRPも切り替わるという設定です。
①-Bを見てみましょう。
もし、L3SWの下側のケーブルが断線した場合、VRRPによって、右側のL3SWがActiveになります。しかし、上位の172.16.1.1のセグメントでは、VRRPが切り替わりません。
そこで、①-Aのように、STPが有効でケーブルが接続されていれば、正常な通信ができます。
または、先に説明した、Standby trackという設定を入れて、上側のVRRPも切り替えます。

■H30秋SM午前Ⅱ

問22 スイッチングハブ同士を接続する際に,複数のポートを束ねて一つの論理ポートとして扱う技術は

どれか。

ア　MIME　　　イ MIMO　　　ウ　マルチパート　　　エリンクアグリゲーション

↓

正解：エ

リンクアグリゲーションと負荷分散

リンクアグリゲーションでは、1つ目のパケットは1本目の回線、2つ目のパケットは2本目の回線などと、パケットを分散することで、冗長化と帯域向上を図っています。つまり、負荷分散をしています。
さて、以下の図で考えましょう。
LAG

このとき、L3SW3からコアルータ１へ送られるフレーム（図のフレームA）の、送信元MACアドレスと宛先MACアドレスは何になるでしょうか？
ネットワークスペシャリストを目指す女性SEあれ？

送信元MACアドレスはL3SW3、宛先MACアドレスは、コアルータ1ですかね
そうです。これは、送信元をPC1からPC2やPC3、宛先をサーバ1からサーバ２などに変更しても変わりません。ということは、［送信元MACアドレス，宛先MACアドレス］の組でハッシュ計算すると、常に同じ値になります。ですから、常に同じケーブルを使って通信がされるため、負荷分散がされません。
ですが、実際には、スイッチングハブは各ポート単位でMACアドレスを持っています。なので、負荷分散的には、同一の宛先MACアドレスではないのです。（要確認）

VRRP

・Redundancyとは「余分、冗長」という意味で、VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）は、ルータの冗長化の仕組みで、複数のルータを論理的に1台に見せる技術です。
・過去問では「同一のLANに接続された複数のルータを、仮想的に1台のルータとして見えるようにして冗長構成を実現するプロトコル」とある。（H21NW午前問16)
・仮想IPアドレスと仮想MACアドレスを持つ（仮想IPアドレスを実IPアドレスを同じにすることが多い）。
・CiscoでいうHSRP。HSRPとの違いは、仮想IPと実IPを共通化できるかどうか。HSRPは必ず別のIPアドレスにする必要がある。

設定内容

ルータA
・IPアドレス：192.168.1.1
・仮想IPアドレス　192.168.1.1
・グループ　10
・優先度　100

ルータB
・IPアドレス：192.168.1.2
・仮想IPアドレス　192.168.1.1
・グループ　10
・優先度　90

留意点
・グループ番号はルータAとルータBで同一にする。
・優先度が高い方がActiveになる。
・VRRPのグループを複数作成することができる。セグメントが多数ある場合は、セグメントごとにマスタルータを変えることでロードバランスが行える。

構成図

Ciscoでの設定例
上記の設計をもとにした設定例です。

ルータA

RouterA(config)#interface FastEthernet0
RouterA(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
RouterA(config-if)# vrrp 10 ip 192.168.1.1
RouterA(config-if)# vrrp 10 priority 100

ルータB

RouterA(config)#interface FastEthernet0
RouterA(config-if)# ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
RouterA(config-if)# vrrp 10 ip 192.168.1.1
RouterA(config-if)# vrrp 10 priority 90

実際の動き
・ルータAとルータBは、自動で仮想MACアドレスを作成する。
・PCは実IPアドレスではなく、仮想IP、仮想MACと通信する。（PCのARPテーブルには仮想MACが表示されるので、確認してみましょう）
・L2レベルのフレームはActiveとStandbyの両方に届く。このとき、Active側は受け取り、Standby側は破棄する。
・Activeがダウンした場合、Standby側が昇格してActiveになる必要がある。Activeがダウンしたかを知るために、VRRP広告（Helloパケット）を使う。ActiveからStandbyに定期的（基本は3秒）にHelloパケットをマルチキャストで送り、VRRP広告を受信できなかった場合、マスタルータがダウンしたと判断してStandby側が自動でActiveに昇格する。

VRRPアドバタイズメント（VRRP広告）
H30秋NW午後1問2では、「VRRPで規定されているメッセージ名を15字以内で答えよ。」として、「VRRPアドバタイズメント」が問われました。これを問われるのはきついですね。
少しさかのぼりますが、過去（H16秋NW午後Ⅰ問3）でも「ルータの経路制御情報には,あて先のネットワークアドレスにDMZが指定されたパケットの転送先として,仮想FWのIPアドレスであるZを設定しておきます。予備機は,VRRPにおける死活監視情報(ハートビート)である[　d　]によって,現用機が稼働していることを認識します。」という穴埋め問題も出題されました。このときの解答は、「VRRP Advertisement 又は VRRP広告」です。

過去問（H23NW午後2問2）を見てみよう。

VRRPでは，VRRPメッセージ（VRRP advertisement）がマスタルータから［　イ　］ルータヘ送信され，マスタルータの稼働状態が報告される。VRRPメッセージは，宛先IPアドレスが224.0.0.18の［　ウ　］キャスト通信である。Priority値は，大小関係で優先順位が決まり，PreemptモードではL3SWの起動タイミングに関係なく，最も［　エ　］値をもつルータが，マスタルータになる。

↓
↓
↓
↓
↓
［正解］
イバックアップ
ウマルチ
エ大きい

超参考情報
H23NW午後Ⅱ問2設問2(5)にて、「VRRPメッセージに含まれる情報」が問われた。解答は
・VRRPグループID
・Priority値
・仮想IPアドレス
※実際は、これ以外にもある。。

参考ではあるが、この仮想IPアドレスは使っているのであろうか？
なぜこういう質問をするかというと、仮想IPアドレスは、VRRPを設定するルータに固定で設定するからだ。だから、わざわざVRRPメッセージで送る必要がない。
女性ハテナ

　
例えば、マスタルータとバックアップルータで仮想IPアドレスを変えたらどうなりますか？
固定で設定した仮想IPアドレスを利用するのか、VRRPメッセージで受け取った仮想IPアドレスを使うのか、どちらでしょう。
実験してみました。※ちょろっと検証しただけなので、間違っていたらごめんなさい。
①YAMAHAルータ、Vyatta
固定で設定した仮想IPアドレスを引き継ぐ。VRRPメッセージの仮想IPアドレスを使わない。
②Cisco、Allied
VRRPグループ内で、仮想IPアドレスが違うと、VRRPが有効に機能しない。

要調査
VRRPで、障害が復旧したら、優先度はすぐに戻る？→Preemptにも絡むと思う

VRRPに関する動作

VRRPの動作に関して、何点か書きます！

Q1.PCは、どうやって2つのルータを振り分けるのですか？

A1.端末は、仮想IPアドレスと仮想MACアドレスに対して通信をするため、マスタルータかバックアップルータかを意識せずに通信をします。

Q2.VRRPを使うに際し、PC側で特別な設定は必要ですか？

A2.PCのデフォルトゲートウェイをVRRPの仮想IPアドレスに設定します。それ以外は特別な設定は不要です。

Q3.仮想MACアドレスを持つのは、マスタルータだけですか？

A3.単なる「言葉」の問題かもしれません。マスタルータだけ持つとも考えられますし、バックアップルータ含めた両方が持つとも考えられます。
　仮想MACアドレス宛てのフレームが届いた場合、マスタルータは処理しますが、バックアップルータは無視します。なので、バックアップルータは、仮想MACアドレスを持っていないという見方もできますし、持っているが、無視するという見方もできます。

Q4.仮想MACアドレス宛てのフレームは、マスタルータとバックアップルータの両方に届きますか？

A4.構成としては、以下のように、間にSWが入ることでしょう。
[PC]　--　[SW]　--　[VRRPルータ]（マスタとバックアップ）
※以下の図も参照ください。
http://nw.seeeko.com/archives/50493772.html

SWのスイッチング機能により、マスタルータにのみフレームを転送します。これがバカHUBであれば、両方に届くことになります。
SW（スイッチ）のMACアドレステーブルが以下のように、ポートと対応しているからです。

【MACアドレステーブル】

MACアドレス	ポート
00-00-5E-00-01-XX（仮想MAC）	1

※1番ポートがマスタルータがつながっているポート
※VRRPの仮想MACアドレスは、00-00-5E-00-01-XX（XXには仮想ルータのIDが入る）と定められている。

Q5.ということは、バックアップルータがマスタルータになるときに、MACアドレステーブルを書き換えるために、Gratuitous ARPを送るのですね？

A5.Gratuitous ARPは、ARPテーブルを書き換えるためのものです。ARPテーブル上のIPアドレスとMACアドレスの対応は、仮想IPを使っているので変更ありません。

【SWのARPテーブル】

IPアドレス	MACアドレス
192.168.1.1（VRRPの仮想IP）	00-00-5E-00-01-XX（仮想MAC）

一方、SWのMACアドレステーブルを書き換える必要があります。

【MACアドレステーブル】

MACアドレス	ポート
00-00-5E-00-01-XX（仮想MAC）	2

※切り替わったマスタルータがつながっている2番ポートに書き換える

書き換えるために特殊な処理は不要です。なんらかの通信をすると、スイッチが再学習をします。それがGratuitous ARPのフレームであっても、MACアドレステーブルは書き変わります。

VRF

過去問（H25年NW午後Ⅰ問3）には、次の記述がある。

L3SWには，VRF （Virtual Routing and Fowarding）機能をもたせる。これは，一つのルータやL3SWに，複数の独立した仮想〔　エ　〕を稼働させる機能である。この機能によって，個別に構築されてきたL3SWを統合することができる。

VRF（Virtual Routing and Fowarding）という言葉にRoutingという文字があるとおり、VRFはレイヤ３のネットワーク仮想化技術である。一方のVLANはレイヤ2の仮想化技術。
VRFを使うと、一つの筐体で、同じIPアドレスのネットワークを、別々に共存できる。
参考であるが、IPアドレスは重複できても、VLAN IDの重複はできない。

空欄［　エ　］
VRF （Virtual Routing and Forwarding）機能とは，一つの筐体の中に複数の仮想ルータを設定する機能である。Routingという言葉の通りです。

解答：ルータ

冗長化の仕組みや技術

■問１
冗長化の仕組みや技術を、以下の分類で列挙してください。

(1)物理的
(2)レイヤ2
(3)レイヤ3
(4)上位レイヤ

■答１
以下が代表的なものになります。この分類で覚えることが大事ではなく、それぞれの言葉を理解した上で、自分の中で整理することが大事です。こうすることで、バラバラに覚えていた知識が体系だてて分かるようになります。
(1)物理的
　・スタック
　・RAIDやミラーリング
　※電源やファンの冗長化は、「仕組み」や「技術」とは言えないので、ここでは無しとします。現場では大事な概念です。
(2)レイヤ2
　・STP
　・リンクアグリゲーション
　・チーミング
(3)レイヤ3
　・VRRP
　・ルーティングによる冗長化（OSPFなど）
(4)上位レイヤ
　・負荷分散装置
　・DNSラウンドロビン
　※その他、各種ミドルウェア等による冗長化の仕組みがあります。例えばDBの冗長化、クラスタリングなど。

■問2　これらの技術の中で、冗長化だけでなく、帯域増大などのスループット向上にも寄与するものは何か？

■答
Active-Stanbyでないものは、スループット
向上に寄与します。

・リンクアグリゲーション
・チーミング（Acive-Activeの場合よる）
・ルーティングによる冗長化（OSPFでコストを同じにしてロードバランスした場合）
　・負荷分散装置
　・DNSラウンドロビン

バックアップとアーカイブの違い

同じと考えてもテスト的に支障は無いでしょう。
アーカイブ（archive）は「古文書」の意味。アーカイブは、元々保存されていないものを新規に保存する。
バックアップは、もともと保存されているものを、障害などに備えてバックアップする。アーカイブされたものをバックアップすることはあるが、バックアップされたものをアーカイブすることはない。

ネットワークスペシャリスト - SE娘の剣 -

カテゴリ：14.可用性、信頼性 > 14.1 支える技術