第19回では、ネットワークを止めないための仕組みとして「冗長化」について紹介しました。
冗長化は、障害発生時でも業務を継続するために非常に重要な考え方です。
一方で、冗長化を意識してネットワーク機器やケーブルを追加した結果、むしろネットワーク全体が不安定になってしまうケースも少なくありません。
今回は、冗長化構成を考える際に特に注意が必要な「ループ」と、それを防ぐための仕組みである「STP（スパニングツリープロトコル）」について解説します。

ループ

ループとは、スイッチなどのネットワーク機器同士が輪（ループ）状に接続されてしまう状態を指します。
特に、L2スイッチ同士を複数本のLANケーブルで接続した場合に発生しやすい構成です。
上図＜ネットワーク　構成例＞において、”L2スイッチB”と”L2スイッチC”が繋がっていないということから「ケーブルが外れてしまっている」と思いこんでしまい、”L2スイッチB”と”L2スイッチC”を接線してしまうケースも意外と多いです。
また、「2重化構成の方が障害発生時に通信が止まらずに安心」という思いで接線してしまうことも多いです。

ループ構成となってしまうと、ネットワーク全体がダウンしてしまうということもあり得ます。
これは端末やNW機器がブロードキャスト通信を送っているためです。ブロードキャスト通信はネットワーク内に機器が存在しているかを確認する探索の為や、DHCPサーバへのIP取得依頼のためなどの理由で送信されています。
ブロードキャスト通信は特定の相手に対する通信ではなく、ネットワーク内のすべてに対して送られるため、ループ環境内においては受取り手のない通信が廻り続けることになります。この現象は「ブロードキャストストーム」と呼ばれています。
「ブロードキャストストーム」が発生することにより、トラフィックが増え続けてネットワーク環境に負荷を与え続けます。いずれどこかのNW機器が過負荷状態となりパフォーマンスの低下、または通信機能のダウンという状態となり障害発生となります。
このループを防止し、さらに機器の冗長化に利用できる機能がスパニングツリー機能です。

スパニングツリー機能 (STP: Spanning Tree Protocol)

「2重化構成の方が障害発生時に通信が止まらずに安心」という考え方は正しいです。しかし、2重化に対応した機能を有しているネットワーク機器を使用していることが前提となります。
スパニングツリー機能は、ネットワーク内にループが存在しても、論理的にループを発生させないよう制御するための仕組みです。スパニングツリー機能はネットワーク全体を木構造（ツリー構造）として扱い、不要な経路を自動的にブロックします。
下図では、2本ある経路のうち片側を使用中経路、もう1方を待機経路としてブロックしている状態を示しています。これにより通常時はループを作らず、もし使用中の経路に障害が発生した場合は、待機していた経路を有効化して通信を継続します。

L2スイッチBが故障してしまった場合、待機経路であるL2スイッチCを通る経路が自動的に有効に切り替わります。
ループの発生を抑制するためにも、通信環境の冗長化のためにも、「スパニングツリー機能を有するスイッチを購入しておけば安心」としたいところなのですが、スパニングツリー機能を有するL2スイッチは機能を持たないL2スイッチと比較すると格段に高値になります。
あまり高値になり過ぎずにループを回避したい場合、「ループ防止機能」を有するL2スイッチをご購入いただくことをお勧めします。

今回で20回目の連載となりました。2024年2月の開始から1年に約10回の更新ペースでちょうど2年となります。
「20回目を記念して」というわけではないのですが、現在の流行りである生成AIを活用することを念頭にして、過去記事と「今回のテーマ」を生成AIに入れ込んで記事作成を行ってみました。
粗があるため、生成AIが作ったものをそのまま掲載とは行きませんが、アウトラインとしてプロット作成の基になってくれたため、記事作成に掛かる時間が大幅に短縮されたと実感しています。
今後ますます生成AIが一般化されていくものと考えられます。できるだけ早い内からAIをしっかりと使いこなせるようになるため、普段からAIに接する機会を増やしていくことが大事なのではないかと感じています。(最終添削をAIで実施したら2か所も誤植がありました。。。)