CCNA学習111日目|Network Topology Architectures(第1回)の基礎理解

CCNA学習用のネットワークトポロジ構成の解説図。Three-tier、Two-tier、Spine-leaf、WAN、SOHO、オンプレミスとクラウド連携の6構成を比較したアイキャッチ画像 資格学習ログ

先日の土日は、小学校3年生の息子の授業参観や地域の秋祭りがあったため、CCNA学習はいったんお休みしていました。今は夫婦共働きの家庭が多いからか、授業参観も平日ではなく土曜日に行われることが多いようです。おかげで、息子が勉学に励む様子をしっかり見ることができました。とはいえ、本人はあまり勉強が好きではないようで、毎回どこかやる気のない雰囲気を漂わせているのですが、それもまた今の年頃らしさかもしれません(苦笑)。

さて、今回からは Network Topology Architectures というテーマに入ります。CCNAでは、単に機器やコマンドを覚えるだけでなく、「ネットワークをどんな構成思想で組むのか」 という全体像を理解することも大切です。今回はその入口として、代表的な構成パターンを整理してみます。

1. Topology Architecture とは何か

Topology Architecture とは、ネットワークをどういう階層・構成思想で作るかという設計の型 のことです。
たとえば、どの機器にどんな役割を持たせるのか、ユーザが接続する場所をどこに置くのか、集約や中継をどこで行うのか、そして将来ネットワークが大きくなったときにどう拡張するのか、といった考え方がここに含まれます。単なる配線図ではなく、役割分担まで含めた全体設計 と考えると理解しやすいです。

Network Topology Architecturesの全体像として、Two-tier、Three-tier、Spine-leaf、WAN、SOHO、On-premisesとCloudの6つの構成をまとめた図
ネットワーク構成の代表例を、用途・規模・構成思想ごとに整理した全体像となります。

2. Three-tier Architecture

Three-tier Architecture は、企業ネットワークでよく使われる代表的な3層構造です。Access layer はユーザや端末が直接接続する入口、Distribution layer は複数の Access をまとめてサービス接続やポリシー適用を担う中間層、Core layer は大規模LANで各 Distribution 間を高速に中継する層です。

Access層

PC、電話、無線APなど、実際の利用者側の端末がつながる入口です。
「ユーザに最も近い層」と考えるとイメージしやすいです。

Distribution層

Access層をまとめる役割を持つ中間層です。
単に接続を集約するだけでなく、ポリシーや制御の考え方を入れる場所として理解しておくと整理しやすいです。

Core層

ネットワーク全体を高速に中継する背骨のような層です。
規模が大きくなるほど、この「中継の中心」が重要になります。

3. Two-tier Architecture

Two-tier Architecture は、Three-tier を簡略化した構成です。
一般的には Access と Collapsed Core の2層で考えます。Collapsed Core とは、Distribution と Core の役割をひとまとめにした形で、Ciscoの設計資料でも、比較的小さなLANではこの構成が適していると説明されています。つまり、大規模向けに層を細かく分けるのではなく、中小規模では役割を統合してシンプルにする発想です。

Three-tier が「しっかり役割分担した企業向け構成」だとすれば、Two-tier は「それを簡略化した現実的な構成」と捉えると覚えやすいです。

4. Spine-leaf Architecture

Spine-leaf Architecture は、主にデータセンター向けで使われる構成です。
Leaf はサーバやアクセス機器に近い層、Spine はその Leaf 同士を高速につなぐバックボーンの役割を持ちます。

なぜデータセンター向けと言われるのかというと、大量のサーバを抱える環境では、高速・低遅延・拡張しやすいこと が特に重要だからです。クラウド、SaaS、AI/MLのような大規模な処理基盤では、こうした特徴を持つ構成がとても相性が良いとされています。

Three-tier、Two-tier、Spine-leafの違いを比較し、Access、Distribution、Core、Leaf、Spineの役割を整理した図
Three-tier、Two-tier、Spine-leafの構造と役割の違いを比較して理解するための整理図です。

5. WAN Architecture

WAN は Wide Area Network の略で、離れた拠点同士をつなぐための構成です。
社内LANが1つの建物や拠点の中を主な対象にするのに対し、WANは本社・支社・店舗・遠隔拠点など、物理的に離れた場所を結びます。現在の企業ネットワークでは、SaaS利用やクラウド接続も増えており、拠点間接続やWANの重要性はますます高くなっています。

6. SOHO Architecture

SOHO は Small Office / Home Office の略です。
家庭や小規模事務所向けのネットワーク構成を指し、一般的にはインターネット回線にルータや無線LAN機器を接続し、PCやプリンタなどをぶら下げるシンプルな形になります。企業向けの Three-tier やデータセンター向けの Spine-leaf と比べると、かなり身近で小規模な構成ですが、用途と規模に応じて設計が変わる というTopology Architectureの考え方を理解するには良い例です。

7. On-premises と Cloud

最後に、最近のネットワーク設計で欠かせないのが On-premises と Cloud の考え方です。
On-premises は、自社内に設備やサーバを持って運用する形です。これに対して Private Cloud は、クラウド的な運用思想を持ちながら、専用性の高い環境として利用する考え方です。そして Public Cloud は、外部のクラウド事業者が提供する設備やサービスを使う形になります。

今のネットワークは「社内だけで完結するもの」ではなく、オンプレミスとクラウドをどうつなぐか まで含めて考える時代です。そのため、ネットワーク構成を学ぶときも、LANだけでなくクラウド連携まで視野に入れておくことが大切だと感じます。

まとめ

今回学んだのは、Topology Architecture が「ネットワークをどういう階層・構成思想で作るか」という設計の型だということです。
企業LANでよく使われる Three-tier、その簡略版である Two-tier、データセンター向けの Spine-leaf、拠点間接続を担う WAN、小規模向けの SOHO、そして On-premises / Cloud という考え方まで、用途や規模によって最適な構成が変わることがわかりました。

CCNA学習では、どうしてもコマンドや用語を個別に覚えることに意識が向きがちですが、こうした全体像の理解があると、後で出てくる設計や構成の話がかなり頭に入りやすくなります。次回以降は、それぞれの構成をもう少し詳しく見ながら、違いや使いどころを整理していきたいと思います。

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