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ASCII.jp Why shouldn't the network make a loop?
Q.Why shouldn't the network make a loop? a.It goes around the same route and hinders other communications. |
Ethernet and IP network loop
Network is a mechanism for transmitting information, and usually has multiple routes to bypass the disability point so that communication is not cut off even if the network is impaired.If you have a number of routes, you can use the detour route to the destination even if one route cannot be used.
実はネットワークのループとなる経路は、一般的に障害対策の意味もあり、通信を維持するための仕組みでもある。しかし、LaNにおいて問題となるループが2種類ある。スイッチングハブまたはL2スイッチを単純に接続した「物理的な経路のループ」と、IPネットワークを構成するルータの経路情報の矛盾によって発生する「論理的な経路のループ」である。この2つの現象について、その原因と対策（防衛策）をみてみよう。
Ethernet loop that calls a storm
企業でも、家庭でもほとんどのLaNはスイッチングハブ（L2スイッチ）などを用いてEthernetで構築されている。Ethernetの通信には特定の機器を宛先とした「ユニキャスト」という通信のほかに、接続されているPCやルータすべてを対象にした「ブロードキャスト」という通信方法がある。EthernetとTCP/IPを組み合わせたLaNでは、IPアドレスに対応したMaCアドレスを見つけるため、このブロードキャストが必ず使われる。
スイッチングハブには、接続されたPCやルータのMaCアドレスを記憶し、宛先MaCアドレスと関係のないポートへデータを転送しないという基本機能があるが、ブロードキャストには効果がない。ブロードキャストの宛先はスイッチに接続されているすべてのコンピュータなので、スイッチに接続されているすべてのポートにデータが転送される。当然、スイッチの先にスイッチがつながっていれば、その先にまでデータは送信される。
At this time, if there is a loop route between the switches, the broad -cast Ethernet frame goes around the link between the switches, and repeats the returned Ethernet frame to all ports.
この現象を「ブロードキャストストーム」と呼ぶ。物理的にループとなっている経路のポートからEthernetフレームが次から次へとやってくる、まさに「嵐」のような状態になる。スイッチは全員宛のパケットを正常に処理しているに過ぎないが、結果としてつねにブロードキャストのパケットを送信している状態となり、スイッチに接続されているPCやルータにパケットが次から次へと絶えることなく送られる。Ethernetではデータ受信中は、データを送信しないCSMa/CDという通信方式を採っているため、つねに受信中ということは、パケットを送信する機会がなくなり、結果的に通信不能に陥るというわけだ。
STP (Spanning Tree Protocol) prevents this broad casttom and prepares for links (Fig. 1)."Block port" is automatically determined by STP, even if the physical link is double or looped by the STP, the STP is not logically transferred.Physically, even if the loop is connected, the port is blocked so that the loop is cut, so that the broad casttom can be prevented.
Fig. 1 STP operation that achieves redundancy of the route
冒頭にも述べた通り、STPはブロードキャストストームを防止するだけではなく、リンク障害に対する備えでもある。ブロックされたポートは障害発生時に備えた待機ポートとなる。そのため、稼働中のスイッチ間のリンクに障害が発生すると、障害の発生したリンクのポートはブロックポートになり、それまでブロックされていた待機ポートのブロックが解除され、Ethernetフレームを転送するのである。従来のSTPはこの経路の切り替えに時間がかかるという問題があった。しかし、最新のRapid STPではこの弱点が解消されており、LaN構築に欠かせない技術となっている。
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