ネットワーク構成とトポロジ

この単元で学ぶこと

ネットワークトポロジは、機器やリンクのつながり方を表す考え方です。適切なトポロジを選ぶと、拡張、冗長化、障害切り分け、運用管理を行いやすくなります。

この単元では、ネットワークトポロジ、物理トポロジ、論理トポロジ、スター型トポロジ、メッシュ型トポロジ、2階層設計、3階層設計、アクセス層、ディストリビューション層、コア層を学びます。

物理トポロジと論理トポロジ

物理トポロジは、機器、ケーブル、ラック、回線などが実際にどのようにつながっているかを表します。配線図やラック図は物理トポロジを確認するために役立ちます。

論理トポロジは、VLAN、IPサブネット、ルーティング、アクセス制御、冗長経路など、通信がどのように流れるかを表します。物理的に同じスイッチへ接続されていても、異なるVLANであれば論理的には別のネットワークです。

スター型トポロジ

スター型トポロジは、複数の端末や下位機器を中央のスイッチへ接続する構成です。端末ごとの配線や障害を切り分けやすく、LANで広く使われます。

一方で、中央のスイッチや上位への接続が停止すると影響が広がるため、重要な環境では機器や回線の冗長化を検討します。

メッシュ型トポロジ

メッシュ型トポロジは、複数の機器間に複数の接続経路を持たせる構成です。経路が一つ失われても別の経路を使えるため、可用性を高められます。

完全メッシュはすべての機器を相互接続しますが、機器数が増えると回線数と管理負荷が大きくなります。実際の設計では、必要な範囲だけ冗長経路を持たせる部分メッシュが使われることがあります。

2階層設計

2階層設計は、アクセス層とディストリビューション層を中心に構成する考え方です。比較的小規模なキャンパスや拠点で、構成を簡潔にしながら集約・冗長化を行う場合に使われます。

ディストリビューション層が、アクセス層からの通信を集約し、VLAN間ルーティング、ポリシー適用、上位ネットワークへの接続を担います。

3階層設計

3階層設計は、アクセス層、ディストリビューション層、コア層に役割を分ける考え方です。規模が大きくなると、各層の役割を明確にすることで、拡張や障害対応を行いやすくなります。

コア層は高速かつ安定してディストリビューション層間の通信を運ぶ役割を持ちます。複雑なポリシーは主にディストリビューション層へ置き、コア層はシンプルな転送に集中させます。

各層の役割

アクセス層は、端末、IP電話、アクセスポイント、プリンタなどをネットワークへ接続する場所です。端末を収容し、VLAN、PoE、ポートセキュリティなどを提供します。

ディストリビューション層は、複数のアクセススイッチからの通信を集約し、ルーティング、フィルタ、冗長化、ポリシー適用を行います。コア層は、ネットワーク全体の高速なバックボーンとして、上位の転送を担います。

設計時の考え方

トポロジを選ぶときは、端末数、拠点数、必要な可用性、予算、将来の拡張、管理のしやすさ、障害時の影響範囲を考えます。冗長化を増やすほど可用性は高まりやすい一方、ループ防止、ルーティング、監視、運用の設計も必要になります。

まず覚えたいポイント

物理トポロジは実際の接続、論理トポロジは通信の関係を表します。小規模では2階層、大規模では3階層の役割分担を使うと、ネットワークを整理・拡張・保守しやすくなります。