ルーティングとは何ですか?
ルーティングは、任意のネットワークにおけるパス選択のプロセスです。コンピュータネットワークは、ノードと呼ばれる多数のマシンと、それらのノードを接続するパスまたはリンクで構成されます。相互接続されたネットワーク内の 2 つのノード間の通信は、多くの異なるパスを介して行うことができます。ルーティングとは、あらかじめ決められたいくつかのルールを使用して最適なパスを選択するプロセスです。
ルーティングが重要なのはなぜですか?
ルーティングは、ネットワーク通信の効率を高めます。ネットワーク通信に失敗すると、ユーザーのためにウェブサイトページがロードされるまでの待ち時間が長くなります。また、多数のユーザーを処理できないため、ウェブサイトサーバーがクラッシュする可能性もあります。ルーティングは、データトラフィックを管理することでネットワーク障害を最小限に抑え、ネットワークが輻輳を生じさせることなく、可能な限り多くのキャパシティーを使用できるようにするのに役立ちます。
ルーターとは何ですか?
ルーターは、コンピューティングデバイスとネットワークを他のネットワークに接続するネットワークデバイスです。ルーターは主に 3 つの主要な機能を果たします。
パスの決定
ルーターは、データがソースから宛先に移動するときにたどるパスを決定します。遅延、キャパシティー、速度などのネットワークメトリクスを分析して、最適なパスの検索を試みます。
データ転送
ルーターは、選択したパス上の次のデバイスにデータを転送し、最終的に宛先に到達するようにします。デバイスとルーターは、同じネットワーク上にある場合もあれば、異なるネットワーク上にある場合もあります。
ロードバランシング
ルーターは、複数の異なるパスを使用して、同じデータパケットのコピーを送信することがあります。これは、データ損失によるエラーを減らし、冗長性を創出し、トラフィック量を管理するために行われます。
ルーティングはどのように機能しますか?
データは、データパケットの形であらゆるネットワーク上を移動します。各データパケットには、パケットの意図する宛先に関する情報を含むヘッダーがあります。パケットが宛先に移動する際に、複数のルーターがそのパケットを複数回ルーティングする場合があります。ルーターは、このプロセスを毎秒何百万回も実行し、数百万のパケットを処理します。
データパケットが到達すると、ルーターはまずルーティングテーブルでそのアドレスを検索します。これは、乗客が目的地までの最適なバスルートを見つけるためにバスの時刻表を調べるのと似ています。その後、ルーターは、そのパケットをネットワーク内の次のポイントに転送または移動します。
例えば、オフィスネットワーク内のコンピュータからウェブサイトにアクセスすると、データパケットはまずオフィスネットワークルーターに送信されます。ルーターはヘッダーパケットを検索し、パケットの宛先を決定します。その後、内部テーブルを検索し、ネットワーク自体内で、次のルーターまたはプリンタなどの別のデバイスにそのパケットを転送します。
ルーティングのタイプにはどのようなものがありますか?
ルーティングには、ルーターがルーティングテーブルを作成する方法に基づいて、次の 2 つの異なるタイプがあります。
静的ルーティング
静的ルーティングでは、ネットワーク管理者は静的テーブルを使用してネットワークルートを手動で設定および選択します。静的ルーティングは、ネットワーク設計またはパラメータが一定に保たれることが想定される状況で役立ちます。
このルーティング手法の静的な性質には、ネットワークの輻輳などの欠点があることが想定されます。管理者はリンクに障害が発生した場合のフォールバックパスを設定できますが、静的ルーティングは一般的にネットワークの適応性と柔軟性を低下させ、ネットワークパフォーマンスが制限されます。
動的ルーティング
動的ルーティングでは、ルーターは実際のネットワーク状態に基づいて実行時にルーティングテーブルを作成および更新します。動的ルーティングプロトコルを使用して、ソースから宛先までの最速パスの検索を試みます。動的ルーティングプロトコルは、動的ルーティングテーブルを作成、維持、更新する一連のルールです。
動的ルーティングの最大のメリットは、トラフィック量、帯域幅、ネットワーク障害など、変化するネットワーク状況に適応することです。
主なルーティングプロトコルにはどのようなものがありますか?
ルーティングプロトコルは、ルーターがネットワークパスに沿ってパケットを識別して転送する方法を指定する一連のルールです。ルーティングプロトコルは、内部ゲートウェイプロトコルと外部ゲートウェイプロトコルの 2 つのカテゴリに分類されます。
内部ゲートウェイプロトコルは、自律システム、つまり単一の組織によって管理上制御されるネットワーク内で最適に機能します。外部ゲートウェイプロトコルは、2 つの自律システム間の情報転送の管理をより適切に行います。
内部ゲートウェイプロトコル
これらのプロトコルは、自律システムを評価し、次のようなさまざまなメトリクスに基づいてルーティングを決定します。
- ホップカウント (ソースと宛先の間のルーターの数)
- 遅延 (ソースから宛先にデータを送信するのにかかる時間)
- 帯域幅 (ソースと宛先の間のリンク容量)
内部ゲートウェイプロトコルの例をいくつか次に示します。
ルーティングインフォメーションプロトコル
ルーティングインフォメーションプロトコル (RIP) は、ホップカウントに依拠してネットワーク間の最短パスを決定します。RIP は、大規模なネットワーク実装向けに適切にスケールしないため、現在では使用されていないレガシープロトコルです。
Open Shortest Path First プロトコル
Open Shortest Path First プロトコル (OSPF) は、自律システム内の他のすべてのルーターから情報を収集して、データパケットの宛先への最短かつ最速のルートを識別します。OSPF は、さまざまなルーティングアルゴリズムまたはコンピュータプロセスを使用して実装できます。
外部ゲートウェイプロトコル
ボーダーゲートウェイプロトコル (BGP) は、唯一の外部ゲートウェイプロトコルです。
ボーダーゲートウェイプロトコル
BGP は、インターネットを介した通信を定義します。インターネットは、すべてが相互に接続された自律システムの大規模な集まりです。すべての自律システムには、Internet Assigned Numbers Authority に登録することによって取得される AS 番号 (ASN) があります。
BGP は、最も近い ASN を追跡し、宛先アドレスをそれぞれの ASN にマッピングすることで機能します。
ルーティングアルゴリズムとは何ですか?
ルーティングアルゴリズムは、さまざまなルーティングプロトコルを実装するソフトウェアプログラムです。これらは、各リンクにコスト番号を割り当てることで機能します。コスト番号は、さまざまなネットワークメトリクスを使用して計算されます。すべてのルーターは、データパケットを最も低いコストで次善のリンクに転送しようと試みます。
次にアルゴリズムの例をいくつか示します。
ディスタンスベクタルーティング
ディスタンスベクタルーティングアルゴリズムでは、すべてのルーターは、検出した最適なパス情報について、定期的に相互に更新する必要があります。各ルーターは、総コストの現在の評価に関する情報をすべての既知の宛先に送信します。
最終的に、ネットワーク内のすべてのルーターが、考えられるすべての宛先のために最適なパス情報を検出します。
リンクステートルーティング
リンクステートルーティングでは、すべてのルーターがネットワーク内の他のすべてのルーターを検出します。この情報を使用して、ルーターはネットワーク全体のマップを作成し、データパケットの最短パスを計算します。
ルーティングはどのように進化してきましたか?
ルーティングは、ネットワークテクノロジーの進歩において求められる事項を満たすように進化しました。ルーティングは、自律システムとインターネットの間でデータパケットを切り替えるだけではなくなりました。
現在、サードパーティーのクラウドプロバイダーによってホストされているコンピューティングリソースとハードウェアを備えたクラウドインフラストラクチャがあります。これらのクラウドリソースは仮想的に接続され、企業がアプリケーションをホストおよび実行するために使用できるリソースの仮想ネットワークを構築します。現在、多くの組織には、内部ハードウェアを備えたオンプレミスネットワークとクラウドネットワークの両方で構成されるハイブリッドネットワークがあります。ルーターは、これらの内部ネットワーク、インターネット、およびクラウド間でトラフィックをルーティングする必要があります。
クラウドルーティングとは何ですか?
クラウドルーティングは、ボーダーゲートウェイプロトコル (BGP) を使用して、2 つの仮想クラウドネットワーク間、またはクラウドネットワークとオンプレミスネットワーク間の接続を動的に管理します。クラウドルーティングは、クラウド内の変化するネットワーク状況に自動的に適応します。 クラウドルーター (ルーターの機能を仮想化するソフトウェア) は、クラウドルーティングを容易にします。
DNS ルーティングとは何ですか?
DNS (ドメインネームシステム) は、人間が読み取れるドメイン名 (www.amazon.com など) を機械が読み取れる IP アドレス (192.0.2.44 など) に変換します。この名前情報をマシン情報にマッピングするデータは、DNS サーバーで個別に保存されます。ウェブサイトにデータを送信する前に、ルーターは DNS サーバーと通信して、データパケット用に正確なマシンアドレスを識別する必要があります。
DNS サーバー通信は、特に多くのユーザーが同時にウェブサイトにアクセスしたい場合に、ボトルネックになる可能性があります。DNS ルーティングとは、DNS サーバーとの通信を管理するさまざまなルーティング戦略とアルゴリズムをいいます。レイテンシーベースのルーティングや地理的位置ベースのルーティングなど、さまざまな戦略が DNS サーバーの通信負荷の管理に役立ちます。
AWS はルーティングをどのようにサポートできますか?
AWS Transit Gateway はクラウドルーターとして機能し、中央ハブを介して VPC とオンプレミスネットワークを接続します。ネットワークが拡大しても、増分接続の管理が複雑であることが原因で速度が低下することはありません。グローバルアプリケーションを構築する場合、リージョン間ピアリング接続を使用して複数の AWS Transit Gateway を接続できます。
Amazon Route 53 は、可用性とスケーラビリティに優れたクラウド DNS ウェブサービスです。企業やデベロッパーがエンドユーザーをインターネットアプリケーションにルーティングするための、信頼性が高く費用対効果の高い方法を提供します。Amazon Route 53 トラフィックフローを使用すると、さまざまなルーティングタイプを使用してグローバルにトラフィックを管理して、低レイテンシーでフォールトトレラントなアーキテクチャを構築するのが容易になります。
Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) は、AWS リソースのために論理的に分離された仮想ネットワークを提供します。Amazon VPC ルートテーブルを使用して、VPC を実行しているリソースが、他の VPC、オンプレミス、またはインターネット経由で実行されているリソースにアクセスしたり、これらのリソースと通信したりする方法を定義できます。VPC ルートテーブルをセキュリティグループおよび AWS Identity and Access Management (IAM) ポリシーと組み合わせて使用し、VPC が環境内の他のリソースに接続する方法をきめ細かく制御できます。
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