冗長化技術

商品名

ネットワーク上での障害を回避したり最小限にする技術に冗長化がある
ルーターやレイヤー3スイッチで使用される冗長化技術には、動的に経路情報を管理することで障害を回避するダイナミック・ルーティングと台数そのものを複数備える物理的な冗長化がある

ダイナミック・ルーティング

商品名

ダイナミック・ルーティングをサポートする専用プロトコルがいくつかある

IGP(Interior Gateway Protocol)
RIP:小規模ネットワークに向く
IGRP:小規模ネットワークに向く
EIGRP:中規模以上のネットワークに向く
OSPF:中規模以上のネットワークに向く
EGP(Exterior Gateway Protocol)
BGP-4:サービス・プロバイダ間での経路制御に用いられる

ルーターやレイヤー3スイッチを複数備えて、障害時に切り替える物理的な冗長化が行なわれる
障害発生を検知して自動的に予備機に切り替える技術には、標準化されたものやベンダー独自のものがいくつか存在する

VRRP:1つの仮想アドレスをマスター機とバックアップ機の2台に持たせることで、正常時はマスター機が仮想アドレスを使い、障害発生時にはバックアップ機が仮想アドレスをそのまま使って動作を引き継ぐ方法
レイヤー2の冗長化プロトコルになじまない事や切り替えに若干時間がかかる、バックアップ機がほとんど稼動せず無駄となるといった問題点やデメリットがある
VRRPを発展改良した下記のプロトコルが存在する

HSRP(Hot standby router protocol)シスコ・システムズ社 ベンダー・プロトコルでは唯一のRFC2281による方式規格 VRRP-E(VEEP-Extend)ファンウンドリー社 FSRP(Foundry standby router protocl)ファンウンドリー社 リンク・アグリゲーション(Link aggregation)によって複数の通信回線を束ねて仮想的に1本の回線として使用すれば、一部の通信回線が使用できなくなっても通信の途絶が回避できるので、これも物理的な冗長化である

レイヤー2層で使用するスパニング・ツリー(Spanning tree algorithm, STP)やラピッド・スパンニング・ツリー(Rapid spanning tree algorithm, RSTP)などの冗長化技術は本ページでは扱わない

歴史

1964年MITのラリー・ロバーツ(Lawrence G. Roberts)がARPA(Advanced Research Projects Agency、DARPAの前身)のJ.C.リックライダーと出会い、コンピュータ同士の接続に意欲を燃やす
1966年にARPAに移動したラリーはARPANETの設計責任者となって、従来の「回線交換」にかわる「パケット交換」を基本とすることに決定
1968年よりARPANETの実計画がスタートし、1970年に最初の4箇所での接続によって稼動開始
ARPANETは米BBN社(Bolt Beranek and Newman)の作ったIMP(Interface Message Processor)と呼ばれるパケット交換機が中心で構成されていた
IMPは単一プロトコルでの動作であったため、まだこの時点ではルーターではない
1972年にARPAに着任したボブ・カーンはさまざまなインターフェースを持つ「ゲートウェイ」と呼ぶ装置を構想していた
カーンはパケットそのものをローカル・ネットワークのパケットに入れて運ぶパケットのカプセル化を考えた
プログラミングに詳しいスタンフォード大学のビントン・サーフがカーンと協力してゲートウェイとカプセル化のアイデアを詰めていった
1974年に2人はIEEEの学術誌に現在のTCP/IPの原型となる「TCP」というプロトコルを発表
1977年に最初のネットワーク相互接続実験が行なわれ、衛星通信を介したTCPパケットの送信に成功した
ゲートウェイという用語は1980年代後半にルーターと呼ばれるまで使い続けられた
[1]今でもイーサネットではないWAN回線等への接続の場合には、回線インターフェースが明らかに変わるのでゲートウェイと呼ばれることがあるがこれが「外部への出口」という意味で使われたのか、カーンの命名からの由来なのか判然としない

その後、2人のTCPプロトコルはアプリケーション同士の通信を担当する部分(TCP)とパケット中継を担当する部分へと分割され(IP)、1981年には洗練されたプロトコルとして現在の「TCP/IP」が発表された

このあと、ボブ・ヒンデン(Robert M. Hinden)をリーダーとする米BNN社の手によってARPANETにつなぐIP対応ルーターが製品化されてゆく
この世界初の製品化されたルーターは、米DEC社の16ビット・ミニコン「PDP-11」上で、ヒンデンらがアセンブリ言語で書いた20Kバイトのルータープログラムを走らせるものであった
このPDP-11は6KバイトのOSを持ち、パケット・バッファは30Kバイトが割り当てられた
処理速度は100パケット/秒程度であった
1982年にはARPANETの内部や米国・欧州を合わせて20以上のルーターと数百のホスト・コンピュータが1つにつながれた
これが今のインターネットの原型となった

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