keyboard samurai ZERO COOL

 

  1. ホーム
  2. IT技術及びツール紹介
  3. ネットワーク(ケーブル)

ネットワーク(ルーティング)

バックプレーン容量に関して

そもそもバックプレーンとは、各種機器において、拡張ボードやケーブルなどを接続するためのコネクタやスロット、ソケットを備えた回路基板のことを言います。コンピュータの分野では、ルータやスイッチなどのネットワーク機器、サーバハードウェアなどで、このバックプレーンという用語が用いられます。
ここで説明するバックプレーン容量とはスイッチングハブ(通信機器)全体での1秒間で処理できるデータ量を表しています。メーカによっては「スイッチングファブリック」だとか「スイッチング容量」なんていう場合もあります。bps(Bit Per Second)の単位で表されます。

まずは具体的な状況をイメージ計算式を通して論理的に理解しましょう。

例えば1ポートあたり100Mbpsの24ポートスイッチでバックプレーン容量が3Gbpsであったとして、このスイッチにPCを20台接続したとします。

このときの最大の転送量を計算してみると、

100Mbps × 20台 = 2000Mbps = 2Gbps ← これは間違いです !!

となりバックプレーン容量が3Gbpsなら余裕 !! と思ったあなた、残念ながら間違いです。

通常スイッチは全二重通信を行いますつまり1ポート上りと下りで100Mbpsづつ、合計200Mbpsの通信が発生します

100Mbps × 20台 × 2 = 4000Mbps = 4Gbps

1秒に 4G !!!! といっても単位が bps(Bit Per Second) ですから、パソコン(Windows)の世界で通常意識する容量の感覚で話すと
4Gビット = 4 × 1024 × 1024 = 4194304ビット
4194304ビット ÷ 8 = 524288バイト/秒
524288バイト/秒 ÷ 1024 = 512Mバイト/秒
つまり 4Gbpsとは1秒間に512Mバイト(1KBの半分)処理できるということを表します。
4Gbps = 4Gビット/秒 = 512Mバイト/秒

となりバックプレーン容量が3Gbpsだと100%の転送量を保証できないことになります。

1ポートあたり100Mbpsの24ポートスイッチで100%の転送量を保証するには、

100Mbps × 24台 × 2 = 4800Mbps = 4.8Gbps

となり、バックプレーン容量が4.8Gbps以上あれば100%の転送量を保証することが出来ます。
つまり、上記の計算式に当てはめ計算すると、結論は 約 615Mバイト/秒 です。

この100%の転送量を保証することを「ノンブロッキング」といいます。

ただしここで注意しなければいけないのが、バックプレーン容量は1秒間で処理できるデータ量です。ネットワーク機器は「フレーム」や「パケット」の単位で処理されます。
たとえバックプレーン容量が多くても1秒間に処理できる「フレーム(パケット)数」が少ないと、そこでボトルネックが発生してしまいます。

そこで通常カタログなどにはバックプレーン容量の他に1秒間に処理できる「フレーム(パケット)数」についても記述されています。

スイッチング処理能力

スイッチング処理能力とはスイッチ全体で1秒間で処理できるパケット数を表しています。単位はpps(Packet Per Second)で表されます。イーサネットのフレームサイズは64byte~1518byteのサイズですが、通常スイッチング処理能力を計算する場合は、最も負荷のかかるフレームサイズの64byteで計算します。ちなみになぜ64byteが最も負荷がかかるかといいますと、フレームサイズが小さいと当然ネットワークに流れるフレームの数が増加するので、その分スイッチが処理するフレームも増加し負荷も上がるからです。それではスイッチング処理能力についても具体的な例を上げて計算してみましょう。

例)1ポートあたり100Mbpsの24ポートスイッチでスイッチング処理能力が3Mppsであったとして、このスイッチにPCを20台接続したとします。

計算を行う上で注意する点は通常ネットワークに流れるパケットにはイーサネットフレームの前にプリアンブルSFD(Start Frame Delimeter)が付き、後ろにはIFG(Inter Frame Gap)が付くので注意してください。

8byte(プリアンプル+SFD)64byte(最小フレーム)12byte(IFG) = 84byte = 672bit

続いて1ポートあたりの最大スイッチング処理能力を算出してみましょう。

伝送速度は100Mbpsなので

100000000bps ÷ 672bit ≒ 148810pps

となります。

つまり1秒間に64byteのフレーム(パケット)を148810個転送することが出来るわけです。

PCが20台の場合は20ポート使用するわけですから、

148810pps × 20台 = 2976200 ≒ 3Mpps

となりスイッチング処理能力が3Mppsであれば100%の転送が可能です。

ただし24ポートすべてのスイッチング処理能力を計算してみると、

148810pps × 24台 = 3571440 ≒ 3.6Mpps

となり3Mbpsでは100%の転送の保証は無いことになります。

100Mbps

通信速度が100M だとか 10M だとか言いますが、正確には100Mbps、10Mbps です。
それって、感覚的にどれぐらいの速さなのか。
100 × 1024 × 1024 =
100Mbps = 100

また、bpsという単位ですが、正しくは「100Mbpsは "100Mega-bit per second"の略」で・・・一般的な概念ではbitの数を8で割るとbyteになりますが、データ通信の場合は純粋なデータのほかにバイトの始めと終わりのbitを付加してあるので大まかに言ってbitの数を10で割った数がbyteになります。
つまり100MbpsをMega-Byte per secondに単位換算すると"10 MegaByte per second"となります。
なお、パソコンの転送レートはByte per secondが用いられることが多く、通信の転送レートではbit per secondが用いられることが多くあるようにおもいます。
こういった単位概念の認識そのものを誤ると議論そのものがとんでもない方向に行ってしまいますので、掲示板などを読む場合は単位がbitなのかByteなのかをややこしくても確実に把握しましょう。

10Mbps



    スポンサーリンク