スタッキング vs トランキング vs アップリンク：スイッチの接続にはどちらを選ぶべきか？

通常、ネットワークシステムでは、1台のスイッチでは対応できないネットワークニーズ（ポート数、特定の機能など）を満たすために、複数のネットワークスイッチを組み合わせて使用します。複数のスイッチを接続するには様々なアプローチがあり、その中でもスイッチ・スタッキング、トランキング、アップリンクが最も一般的なものです。この記事では、3つのスイッチ接続方法について詳しく説明し、実際にどれを選択すべきかを示すことを目的とします。

スイッチスタッキング、スイッチトランキング、スイッチアップリンクとは？

スイッチスタッキングとは？

スイッチスタッキングとは、専用のスタッキングポートとスタックケーブルを介して複数のスタッキング可能なスイッチを組み合わせ、1つの論理ユニットとして動作させ、同じIPアドレスを共有することです。すべてのネットワークスイッチがスタッキングをサポートしているわけではなく、ブランドによって異なります。また、スタッキングは、FS S5860-20SQスイッチ間、または下図に示すS5860-20SQスイッチとS5860-24XB-Uスイッチの混合スタッキングのように、同じスイッチモデル間、またはブランドの同じシリーズ間でのみ実現できます。スタック・ユニットのポート密度は結合されたポートの合計であり、スタッキングはスイッチのバックプレーンを接続するため、スイッチ間のフル・バックプレーン・スピード接続が可能になり、スイッチング容量は大幅に増加します。ネットワーク・システム全体のパフォーマンスが大幅に向上し、スイッチの管理も容易になります。

「スイッチスタッキングの詳細はこちら：スイッチスタッキング（スタック接続）：その定義・設定・FAQについて」

図1: FS S5860-20SQ、S5860-24XB-Uを使用したスイッチのスタッキング

スタッキングのメリット

簡単な管理：

複数のスイッチを一つのユニットとして管理できるため、設定や監視が容易です。

高可用性：

スタッキングは冗長性を提供します。一部のスイッチが故障しても、他のスイッチが動作を継続できるため、ネットワークのダウンタイムが短縮されます。

スケーラビリティ：

ネットワークの成長に合わせてスイッチを追加し、スタック全体のポート数を増やすことが容易です。

スタッキングのデメリット

初期コスト：

スタッキング対応のスイッチは一般的にコストが高くなります。

距離の制限：

スタッキングケーブルの長さによって、接続できるスイッチ間の距離が制限されることがあります。

スタッキングの応用

スイッチスタッキングは、複数のスイッチを一つの論理的なスイッチとして扱うことで、管理を簡素化しつつネットワークの帯域幅を拡張する手法です。一般的には以下のようなシナリオで使用されます。

データセンターや大規模なオフィス：

複数のスイッチをスタックすることで、ポート数を増やしつつも管理を一元化できます。これにより、ネットワークの信頼性や冗長性が向上し、簡便なネットワーク管理が可能になります。

ネットワーク帯域幅の強化：

スタッキングによってスイッチ間の通信が高速化され、全体の帯域幅が増強されるため、大量のデータトラフィックが発生する環境で有効です。

スイッチトランキングとは？

スイッチトランキングとは、ネットワークシステムが多くのスイッチにネットワークアクセスを提供する際に、リンクを個別に提供するのではなく、リンクを共有する方法を指します。これは、1つのトランクと多数のブランチを持つツリーの構造に似ています。レイヤー2技術に基づくトランキングは、LAN、VLAN、WANを含むインターネットネットワークの形成によく使用されます。複数のVLAN用にカプセル化されたパケットがまったく同じポートを横切ることを可能にし、トラフィック間の分離を維持します。下図のように、各トランクスイッチには2つのVLAN（10と20）が設定されています。2つのスイッチ間には1つの通信チャネル（VLANトランクリンク）があり、両方のVLANのトラフィックが通過できます。VLANトランク・リンクでは、各スイッチにトランク・ポートとして指定されたポートがあり、これらのVLAN間のデータフローを許可します。

図2: 2台のFS S3910-48TS 48ポートスイッチによるVLANトランキング

トランキングのメリット

帯域幅の増加：

複数のポートを束ねることで、高速なデータ転送が可能になります。

負荷分散：

トランクリンクを通じてデータが均等に分散されるため、効率的な帯域幅の利用が可能です。

冗長性：

トランク内のリンクが一つ故障しても、残りのリンクで通信を継続できるため、信頼性が向上します。

トランキングのデメリット

設定の複雑さ：

トランキングを正しく設定するには、スイッチと接続されるデバイスの両方で対応する設定が必要です。

対応機器の必要性：

全てのスイッチがトランキングをサポートしているわけではないため、対応機器の選定が重要です。

トランキングの応用

スイッチトランキングは、複数のVLAN間の通信を単一のリンクで行うための手法です。以下のような場合に応用されます。

VLANを利用したネットワークセグメンテーション：

トランキングは、複数のVLANを単一の物理リンクで接続することができ、ネットワークのセグメンテーションとトラフィックの分離が可能です。これにより、セキュリティが向上し、効率的なトラフィック管理が実現されます。

マルチサイト間の通信：

トランキングは、複数のサイトや部門をまたがるネットワークで、VLANを使用して異なるトラフィックを管理する際に非常に有効です。

スイッチアップリンクとは？

スイッチのアップリンクは主観的な概念であり、いわゆる「アップリンクポート」を介して2台のスイッチ間でポートのカスケード接続が容易になることを意味します。アップリンクポートは、通常のポートよりも比較的高いデータレートを持つことが多く、ストレートスルーケーブルやダイレクトアタッチケーブルを介して大規模なネットワークを接続するために使用されます。下図のように、キャンパス・ネットワークの高可用性を実現するためにアップリンクを構築する場合、あるスイッチのアップリンク・ポートを別のアップリンクスイッチの標準ポートに接続し、ネットワークの規模を拡大するのに役立つ3層カスケード接続を行います。2台のデバイスを接続する場合、そのうちの1台のアップリンクポートのみが使用されます。2つのアップリンクポートをストレートスルーケーブルで接続すると、通常のポートを2つ使用するのと同じ結果となり、機器の通信に失敗してしまいます。これがスイッチスタッキングとカスケード接続の違いです。

図3: FS S3910-24TS、S5860-20SQ、N8560-48BCを使用したスイッチアップリンク

アップリンクのメリット

シンプルな接続：

アップリンクは特別な設定を必要とせず、プラグアンドプレイで使用できます。

柔軟性：

アップリンクポートは通常、SFPやSFP+モジュールに対応しており、光ファイバーや銅線ケーブルなど、異なるメディアに対応可能です。

アップリンクのデメリット

帯域幅の制約：

単一のアップリンクはトランキングやスタッキングと比べて、帯域幅が制限されることがあります。

拡張性の限界：

複数のアップリンクポートを持たないスイッチでは、拡張性が制限される可能性があります。

アップリンクの応用 スイッチアップリンクは、低速なネットワークから高速なバックボーンネットワークへ接続する際に利用されます。以下のようなケースで応用されます。

ネットワークのアップグレード：

既存のギガビットネットワークから10Gや40Gの高速ネットワークへのアップリンクを行うことで、より高速な通信を可能にします。特に、バックボーンやコアネットワークの接続が求められる環境で重要です。

異なる階層間の通信：

アクセス層のスイッチをディストリビューション層やコア層のスイッチに接続する場合、アップリンクを使用して高帯域の接続を確保し、全体のネットワーク性能を向上させることができます。

スタッキング vs トランキング vs アップリンク：その違いは？

下の表は、スイッチスタッキングとトランキングとアップリンクの違いを示しています：

特徴	スイッチスタッキング	スイッチトランキング	スイッチアップリンク
ポート密度	スタックユニットのポート密度は、結合されたポートの合計です。	スイッチのポートを重ね合わせることはできない	スイッチのポートを重ね合わせることはできない
スイッチ相互運用性	スイッチスタッキングには、同一ベンダーの同一モデルまたは同一シリーズのイーサネットスイッチが必要です。	ほとんどのネットワークスイッチは、モデルやベンダーに関係なくトランキングをサポートしており、異なるVLAN間の接続を保証する	スイッチアップリンクは、異なる製品ファミリーのスイッチの接続に最適
スイッチ数	スイッチスタッキングは、スタックするスイッチの数についてより厳格です（ベンダーによって独自の基準がある場合があります）。	スイッチトランキングは、スイッチの数に柔軟性があります。お客様のニーズに応じて、トランク用のスイッチをいくつでも追加できます。	スイッチアップリンクはスイッチの数に柔軟性があります。ニーズに応じてアップリンク用のスイッチをいくつでも追加できます。
ポート接続	専用のスタッキングポート（スイッチに搭載されている場合）またはアップリンクポート経由	任意のポートをトランクポートとして指定してスイッチトランキングを実現できる	一般に、スイッチのアップリンクを実現するために使用できるのはアップリンクポートだけです。
性能	各スタックメンバーは単一のIPアドレスを共有し、ユニット全体として機能する	接続されたスイッチ間には、すべてのVLANのトラフィックが通過できる単一の通信チャネル（VLANトランキングリンク）があります。	接続された各スイッチは独立して動作する
応用範囲	帯域幅を拡張する必要がある場合や、リンクの障害を防ぐためにリンクの冗長性を確保する必要がある場合。スタック単位で1つのリンクが切れても、他のスイッチは動作を継続できます。	複数の信号を同時に処理し、設定したVLANを拡張できます。多くのサブネットワークをカバーするアパートや寮などの公共の場所に適しています。	アップリンクポートは通常、アグリゲーションスイッチまたはコアスイッチに接続するために使用されます。

スタッキング vs トランキング vs アップリンク：どちらを選ぶべきか？

スイッチのスタッキング、トランキング、アップリンクのどれを選ぶべきかは、実際のニーズによります。一般的に、スイッチのスタッキングはより多くの帯域幅を提供し、ネットワーク管理を簡素化します。これはシャーシ型の高級スイッチのコスト効果的な代替手段として証明されています。スイッチのトランキングは、LAN、VLAN、WANを含むネットワーク間の接続に最適で、ネットワークの整合性を保ちながらトラフィックの分離を維持します。スイッチのアップリンクは、既存のインフラを活用しながらネットワークをアップグレードしたい場合に好まれます。例えば、10Gから40Gへのネットワークアプリケーションでは、一般的に10GBase-TスイッチのQSFP+アップリンクポートを40Gスイッチに接続することができます。

スイッチスタッキング、トランキング、アップリンクの各接続方法には、それぞれの強みと弱みがあります。最適な選択をするためには、以下のポイントを考慮する必要があります：

ネットワークの規模と拡張性：

大規模なネットワークで高い拡張性を求める場合、スタッキングが最適です。一方、中小規模のネットワークでは、トランキングやアップリンクが適している場合があります。

帯域幅と性能要件：

高い帯域幅が必要な場合、トランキングを検討すると良いでしょう。アップリンクはシンプルですが、帯域幅が制限される可能性があります。

コストと管理の容易さ：

スタッキングはコストがかかりますが、管理が簡単です。トランキングやアップリンクは設定が複雑な場合もありますが、比較的安価です。

結論

ネットワークの接続方法を選択する際には、使用するネットワークの規模、帯域幅の要求、管理の容易さ、コストなどを総合的に考慮することが重要です。各方法の利点と欠点を理解し、自分のネットワークのニーズに最適な接続方法を選択することで、効率的で信頼性の高いネットワークを構築することができます。

関連記事

複数のイーサネットスイッチを接続する方法

MLAGとスタッキング：あなたの選択肢は？

MLAGとスタッキングとLACPの比較