ブロードキャストドメインとは?【セグメント分割の重要性】

本記事ではネットワーク構築において必須知識の、
ブロードキャストドメインの解説と、ドメイン分割の重要性を図とともに解説します。

ブロードキャストドメインとは

イーサネットの動作において、
近隣の全ノードに宛ててフレームを送付することをブロードキャストといいます。

ブロードキャストが届く範囲のことをブロードキャストドメインと呼びます。

ARP(アドレス解決プロトコル)DHCP(IPアドレス自動設定プロトコル)など、
多くの通信プロトコルでブロードキャストが利用されています。

ブロードキャストドメインを分割

ブロードキャストドメインは適切に分割することを推奨します。
理由は下記の通り。

1.リソース消費を軽減

ブロードキャストを受け取ったノードは、
自分に関係あるフレームか判断するために中身をチェックします。

関係あれば処理を継続しますし、関係なければフレームを破棄します。

つまりブロードキャストが発生するたびに、
ブロードキャストドメインの全ノードは「一応確認する」という動作をしてしまいます。
(そのたびにインタフェースのリソースを消費します)

ブロードキャストドメインを分割することにより、
影響が及ぶ範囲を分割できるため、無駄なリソース消費を避けられます。

ブロードキャストドメインの分割例を一般的な例で解説すると下図の通りです。
適切なパーティション分けにより、声が届く範囲を制限するイメージです。

・ブロードキャスト = 部屋中に聞こえる大声
・ブロードキャストドメイン = 部屋
・ブロードキャストドメイン分割 = 大きい部屋をパーティション分け

2.障害箇所を局所化できる

ネットワークはループ構成になると、
ブロードキャストが無限に繰り返されるブロードキャストストームが発生します。

これは、ブロードキャストフレームを受信したレイヤ2スイッチは、
フレーム受信ポート以外のポートにブロードキャストフレームを転送する、
フラッディングという動作がループすることにより引き起こされます。

ブロードキャストストームのイメージ

ブロードキャストストームが起きると、
ブロードキャストドメイン内のネットワーク機器やノードのCPU/メモリ使用率が高騰し続け、
ネットワークがダウンします。

ブロードキャストストームの影響範囲 = ブロードキャストドメインの範囲 なので、
障害範囲を局所化するために、ブロードキャストドメインは適切に分割しましょう。

ブロードキャストドメイン分割のイメージ

VLANでブロードキャストドメインを分割

VLANを活用することで効率的にブロードキャストドメインを分割できます。

レイヤ2スイッチでドメイン分割を行い、
レイヤ3スイッチでVLAN間ルーティングを行う構成は頻繁に用いられるので、
構成イメージを理解しておきましょう。

実装イメージは下図の通りです。

まとめ

ネットワークの規模が大きくなるほど、
障害箇所の局所化の観点でブロードキャストドメインを細かく分割します。

ドメイン分割にはVLAN技術が利用されるので、そちらの知見も求められます。

また、細かくドメイン分割しすぎても構築性やユーザの利便性が低下するためご注意ください。

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