二極化トレンド?中堅・中小企業向けルータ

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製品の基礎をきちんと理解! IT製品解体新書

二極化トレンド?中堅・中小企業向けルータ

2009/11/24


 景気の低迷によりIT投資を控えていた企業も、ようやく景気回復の傾向がみられるにつれ、投資を行うようになってきた。ネットワーク更改の時期にある企業では、数年先のネットワーク事情を鑑みたネットワークの敷設を検討している。もちろんルータの選定もその1つ。携帯各社による定額データ通信サービスやWiMAXなどのモバイルネットワークの利用はもはや社外だけではなく、社内でもみられるようになってきた。そしてルータベンダにおいても、これらの次世代のネットワーク事情に対応した製品を投入している。そこで本特集では、ルータの基本的な解説をした上で、中堅・中小企業向けルータを取り巻く事情について紹介する。中堅・中小企業向けルータの選び方については「IT製品選び方ガイド」で紹介しているので、あわせてお読みいただきたい。

中堅・中小企業向けルータ

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ルータを解体しよう!

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ルータの基礎知識

■ルータとは

 ルータとはその名の通り、ルーティング(ネットワーク上で相手のノードにデータを送信するための経路を決定すること)する機器。もう少し具体的に言うと、異なる2つ以上のネットワークを中継(相互接続)するための通信機器である。
 あるノードにデータを伝送するために利用するのが、IPというOSI参照モデルの第3層(ネットワーク層)のプロトコルである。IPでデータを伝送するには、データをパケット(IPパケット)という小さな塊に分割し、そこに送信元IPアドレス、送信先IPアドレスなどの伝送するために必要な情報もあわせて格納する。ルータは送られてきたIPパケットを経路表(ルーティングテーブル)に基づき経路選択するという役割を担う。

図1 ルータの仕組み
図1 ルータの仕組み
資料提供:ヤマハ/住商情報システム

 ルータ以外にもパケットを伝送する機器はあり、その1つにL3スイッチがある。
 L3スイッチとはOSI参照モデルのネットワーク層で、データの伝送機能を提供する通信機器で、ルータ同様のルーティング機能をもつ。

■ルータとL3スイッチの違い

 ルータとL3スイッチの最も大きな違いとは、ルーティングの処理方法である。
 ルータの場合はソフトウェアによりルーティングするのに対し、L3スイッチはハードウェア(ASIC)により行う。そのためルーティングだけを比較すると、L3スイッチの方がより高速に処理できる。「より高速な通信を期待するなら、ルータではなくL3スイッチを設置した方がよいのか」というとそういうわけではない。ルータにはL3スイッチにはない特徴があるからだ。

 <ルータとL3スイッチのこれまで言われてきた違い>
 ●ルータはマルチプロトコルに対応しているのに対して、L3スイッチは基本的にはTCP/IPのみをサポートしている。
 ●ルータは、ISDN PRI/BRIやFDDI、トークンリング、イーサネット、ATM、フレームリレーなどの様々なWANインターフェースを
  サポートしているが、L3スイッチはLANインターフェースのみに対応する。
 ●ルータはソフトウェアのバージョンアップにより機能追加が容易にできるが、L3スイッチはハードウェア処理のため、機能追
  加は難しい。
 
 しかし最近では、上記に挙げた違いはなくなりつつある。というのも、ルータにおいてもハードウェア処理を行うもの、複数のLANインターフェースをもつものが増えているからだ。一方のL3スイッチも、TCP/IP以外のプロトコルをサポートする製品もある(ハードウェアベースでのマルチプロトコルルーティングが可能)。更に、これまではWANインターフェースを搭載できない製品がほとんどだったのが、WANインターフェースを搭載できるものもある。またプログラマブルASICの採用により、ルータ同様、新しい機能を追加することも可能になってきているからだ。
 そして、ルータそのものが二極化している。L3スイッチと限りなく近しくなっているのは、あくまでも「ルーティングする機能だけを搭載した」ルータである。実はルータは現在、先に述べた「ルーティングする機能を提供するためのルータ」と「ルーティングに様々なセキュリティ機能という付加価値を提供する多機能ルータ」に二極化しつつある。後者の多機能ルータは、L3スイッチとは大きく異なる。確かにセキュリティ機能を搭載したL3スイッチもあるが、多機能ルータの場合はセキュリティ機器であるUTMよりの機器へと進化している。これがL3スイッチとの大きな違いである。

■ルータの基本機能

 ルータは大きく分けて接続、転送、選別、管理の4機能を提供する。

接続:
 最近ではIPパケットの伝送というとイーサネットが一般的だが、伝送技術はそれだけではない。フレームリレーやATM、IDSNなどの回線とも接続できるよう、様々なインターフェースを用意することで、WANの伝送方式に対応する。また、ソフトウェアの接続機能としては、トンネリング技術を使ったインターネットVPN機能の提供が挙げられる。インターネットVPNはIPsecというトンネリング技術を使い、インターネット上に作り出された仮想的な専用伝送路である。またルータは、遠隔アクセスを行う際に利用するPPPを用いたトンネリング技術の1つ、PPTPにも対応している。PPTPはリモートアクセスVPNを可能にするために開発された技術である。
 このようにルータは仮想的な接続インターフェースを提供する機能を有している。

転送: 
 宛先のIPアドレスを読み取って、経路表と照合、検索した経路に従って宛先のインターフェースにパケットを送り出すという機能。
 ルータは送り出すインターフェースの伝送方式にかかわらず(同じイーサネットインターフェースであったとしても)、一度MACフレームからIPパケットを取り出し、送り先のインターフェースに合わせてMACフレームを作り直しIPパケットを入れて転送するという方法を採用している。実はこの点もL3スイッチとの違いである。L3スイッチの場合は、同じイーサネットインターフェースであれば、MACアドレスを新しく作ることはない。同じMACアドレスに乗せて転送する。ルータの性能は、この一連の作業の速さによって評価される。そこで各ベンダでは、経路検索の時間を短縮するため、様々な工夫をしている。
 またルータは、IPパケットを転送する際、IPアドレスを書き換えることも行う。それがNATやIPマスカレードという機能だ。IPv4ではグローバルIPアドレスが約43億個しかないため枯渇することがわかっていた。その状況に対応するため、LAN内などローカルなネットワーク内ではプライベートIPアドレスを用い、インターネットに接続する時だけグローバルIPアドレスを使うこととしたのである。そのIPアドレス書き換えに必要な技術が、NAT機能だ。

選別:
 ルータはすべてのパケットを同じように中継するわけではない。条件を設定して不要なIPパケットを遮断したり(フィルタ機能)、通信品質を確保したりする機能(QoS機能)を提供する。QoS機能とはパケットの優先順位をつけ、重要なパケットから伝送する優先制御と、あらかじめ決められた伝送量を超えないようにパケットを伝送する帯域制御のことを指す。IP電話やビデオ会議システムなど、リアルタイム性が求められる通信において、非常に重要になる機能だ。

管理: 
 ここでいう管理機能とは、ルーティング経路を管理する機能である。この経路表は人によって作成することももちろんできるが、ルータは、相互接続されたルータ同士がお互いに情報を交換し合うことで、経路表を常に最新に保つ機能を搭載している。その通信に使われるのが、RIPやOSPF、BGP4などのルーティングプロトコルである。
 また、ルータも機械である故、壊れることもある。とはいえ、ビジネスシーンでルータが壊れてネットワークが切断されてしまうと、大きな損失となってしまう。そんな状況を回避するため、ルータには冗長性をサポートする機能が搭載されている。VRRPやHSRPの対応はその一例だ。VRRPとHSRPは、ルータを多重化するためのプロトコルで、両者はほぼ同じような機能を提供する。後者のHSRPはシスコシステムズが独自に開発した多重化プロトコルのため、他社製品との互換性はない。VRRPは、HSRPと同じような機能を提供するために開発された。冗長化を実現するための仕組みや設定などは異なるが、ルータに障害が発生しても、常時スタンバイ(ホットスタンバイ)のルータに自動的に切り換えて処理を引き継ぐことができる機能を提供する。

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