ネットワーク冗長化

ネットワーク冗長化とは

ネットワーク冗長化は、機器や回線が1つ壊れても通信を止めないように、経路・機器・回線を多重化する設計です。サーバーをいくら [[高可用性設計]] にしても、その手前のルーターやスイッチが単一障害点(SPOF)なら、そこが壊れた瞬間に全部が止まります。ネットワークはシステム全体の可用性の土台です。

ゲートウェイの冗長化 — VRRP

各端末はデフォルトゲートウェイのIPアドレスを1つしか設定できません。そのゲートウェイのルーターが故障すると、LAN全体が外と通信できなくなります。

VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)は、複数のルーターで1つの仮想IPアドレスを共有する仕組みです。

通常時はマスタールーターが仮想IP宛の通信を処理する
マスターの死活はルーター間の定期通知で監視される
マスターが停止すると、バックアップが同じ仮想IPを引き継ぐ

端末から見るとゲートウェイのIPアドレスは変わらないため、設定変更なしで自動的に切り替わります。

回線・機器の冗長化

リンクアグリゲーション(LAG) — [[イーサネット]] のケーブル複数本を論理的に1本へ束ねる。1本断線しても残りで通信を継続でき、帯域も合算される
スイッチの多重化 — スイッチを2台用意し、サーバーから両方へ接続する(チーミング)。配線ループによるブロードキャストの無限循環は、STP(スパニングツリー)やループ防止機能で抑止する
経路の冗長化 — 拠点間やインターネット接続を複数回線にし、[[ルーティングプロトコル(OSPF・BGP)]] の動的経路切り替えで障害時に迂回する

どこまでやるかの考え方

冗長化はコストと複雑さが増えるため、全部やるのが正解ではありません。

まず構成図で単一障害点を洗い出す — 「この箱が壊れたら何が止まるか」を1つずつ問う
障害時に許容できる停止時間から、自動切り替えが必要か、手動復旧で足りるかを決める
切り替えは訓練しないと動かない — フェイルオーバーのテストを定期的に行う(インシデント対応の平時の備えと同じ発想)

初学者向けポイント

家庭のネットワークはルーターも回線も単一障害点 — 企業ネットワークとの一番の違いは冗長化の有無
クラウドのマルチAZ配置も発想は同じ — 「1つの故障で全体が止まらない」単位で分けて多重化する
[[ロードバランサ]] は負荷分散と同時にサーバーの冗長化装置でもある — ただしロードバランサ自体も対で組まないと単一障害点になる

関連技術とのつながり

[[高可用性設計]] — ネットワーク冗長化はシステム可用性の土台にあたる
[[ルーティング]] — 動的ルーティングによる経路切り替えは冗長化の主要手段
[[ルーティングプロトコル(OSPF・BGP)]] — 障害検知と迂回を自動化するプロトコル
[[ロードバランサ]] — サーバー側の冗長化を担う装置。それ自体の冗長化も必要

Q: VRRPの仕組みとして正しいのはどれ?
- [x] 複数のルーターが1つの仮想IPアドレスを共有し、マスター停止時にバックアップが引き継ぐ
- [ ] 端末に複数のデフォルトゲートウェイを設定して切り替える
- [ ] ルーターの設定を毎日自動バックアップする
解説: VRRPでは端末から見えるゲートウェイのIPアドレスが変わらないまま、裏でルーターが交代します。端末側の設定変更は不要です。

Q: リンクアグリゲーションの説明として正しいのはどれ?
- [ ] 複数のスイッチを1台に統合する仮想化技術
- [x] 複数のケーブルを論理的に1本へ束ね、断線耐性と帯域合算を得る
- [ ] 1本のケーブルに複数VLANの通信を混在させる
解説: リンクアグリゲーションは物理リンクの束ね技術で、1本の断線では通信が止まりません。VLANを混在させるのはタグVLANです。

Q: 冗長化設計の進め方として本文の内容に合うのはどれ?
- [ ] コストに関係なくすべての機器・回線を二重化する
- [x] 単一障害点を洗い出し、許容できる停止時間に応じて冗長化の範囲を決める
- [ ] 障害が実際に起きてから対策を検討する
解説: 冗長化はコストと複雑さとのトレードオフです。「この箱が壊れたら何が止まるか」を洗い出し、必要な範囲に絞って多重化し、切り替えを定期的にテストします。