産業用スイッチの性能仕様を見る際は、ポート速度、スイッチング容量、パケット転送レート、実際の業務スループットを区別する必要があります。Gbpsは1秒当たりのビット数、Mppsは1秒当たりに処理するフレーム数を表し、数値の大小を直接比較することはできません。本記事では計算の前提と限界を説明し、旧記事にあった、パケット転送レートをMbpsと記載した誤り、バイト換算の誤り、容量の数値から直接ワイヤレートを達成すると断定した誤りを訂正します。
データはインターフェース、チップ、出力側を通過する
端末はデータをEthernetフレームにまとめて入力側へ送信し、スイッチは宛先アドレスと設定に基づいて出力側を選択します。ハードウェアは受信、解析、転送を行う必要があり、各出力側もそれぞれの速度で送信する必要があります。複数の入力が同じ出力を取り合う場合、データがキューで待機することがあります。インターフェースを接続できることは、リンクが確立していることを意味するだけであり、複数ポートに継続的な負荷がかかった状態ですべてのフレームを時間内に送出できる証拠にはなりません。
装置は、複数の入力側が内部処理と異なる出力側を共有するものとして理解できますが、道路のたとえから正確な性能を導くことはできません。実際の結果は、フレーム長、方向、機能、設定、負荷によって異なります。見積もりを依頼するときや試験報告書を見るときは、これらの条件を併せて確認し、仕様表の最大値だけを取り上げないでください。
まずビット、バイト、フレームを区別する
小文字のbはビット、大文字のBはバイトを意味し、通常1バイトは8ビットです。Mb/sまたはMbpsはメガビット毎秒、MB/sはメガバイト毎秒を意味します。ネットワーク速度には通常10進接頭辞を使用しますが、ソフトウェアでは異なる表示規則を使用する場合もあるため、比較時は単位を確認してください。旧記事の「1 MBは1024バイトに等しい」という記述は誤りであり、これに基づいてデータ量を計算することはできません。
ppsは1秒当たりに処理するフレーム数またはパケット数を意味し、Mppsはその百万倍の単位です。同じビットレートでは、小さなフレームが多数あるほど高いフレーム処理レートが必要になり、長いフレームでは1回の処理でより多くのデータを運べます。装置の文書で「パケット」が具体的に何を意味するかを確認する必要があり、特にインターフェースの回線速度、実効的な業務データ、処理レートを1つのパラメーターに混同しないでください。
1.488 Mppsの求め方
1つのGigabit Ethernetポートの片方向で、64バイトのEthernetフレームを送る例では、ケーブル上の占有時間に、プリアンブルとフレーム開始デリミターの8バイト、および12バイト分の時間に相当するフレーム間ギャップも含まれます。フレーム間ギャップは別のデータフィールドではありませんが、伝送時間を占有します。合計占有時間を84バイト相当に換算し、さらに1バイト当たり8ビットを掛けて、この例の理論フレームレートを計算します。
計算式は1,000,000,000 ÷ [8 × (64 + 8 + 12)]で、約1,488,095フレーム毎秒、すなわち1.488 Mppsです。同じ計上方法では、100 Mbpsで約0.1488 Mpps、10ギガビットで約14.88 Mppsとなります。これは明示した条件での理論値であり、特定のスイッチ、任意の設定、すべてのフレーム長でこの性能を達成する証拠ではありません。また、プリアンブルを追加の64バイトと誤記してはいけません。
ポート速度の合計から分かること
24個の100 Mbpsポートと2個のギガビットポートがあるとします。片方向の公称速度の合計は4.4 Gb/sです。すべてのポートを同時に全二重として数える場合、一般的な比較上の計上値は8.8 Gb/sです。この合計は仕様の計上方法を確認する助けになりますが、内部スイッチング構成、バッファー、すべての機能にボトルネックがないことを直接証明するものではありません。メーカーがスイッチング容量をどのように計上しているかは、文書で確認する必要があります。
同様に、各ポートの受信方向における64バイトフレームの理論レートを合計すると、24 × 0.1488 + 2 × 1.488は約6.5472 Mppsとなります。これを6.6 Mbpsと記載してはいけません。また、計上方法を明示せず、任意に2倍してはいけません。試験報告書で送信、受信、複数チップを別々に計上している場合は、比較前に基準を統一してください。この例は、固定の24＋-2構成を推奨するものではありません。
容量が十分でも、1つの出力側で詰まることがある
2つのギガビット入力がそれぞれ600 Mb/sを同じギガビット出力へ継続的に送り、入力の合計が1,200 Mb/sになっても、出力側は自身の物理速度までしか送信できません。内部処理能力に余裕があっても滞留が発生し、長時間続くと、有限のバッファーではすべてのフレームを保持できなくなります。ここでの負荷は仮定値であり、いずれのモデルについても測定結果や保証を示すものではありません。
内部スイッチング容量を増やしても、出力速度は自動的には変わりません。業務トラフィックの経路、出力能力、負荷を調整する必要があります。リンクアグリゲーションについても、両端での対応状況、メンバーの状態、トラフィックの分散方式を確認する必要があり、単一フローではすべてのメンバーを利用できない場合があります。仕様に非常に大きなスイッチング容量が記載されているからといって、サーバーのネットワークポート、アップリンク、遠隔リンクの能力が低いことを見落とさないでください。
ワイヤレートと無損失転送には試験条件が必要
「ワイヤレート」は通常、指定されたトラフィック条件で装置がインターフェース速度で転送することを強調しますが、使用するフレーム長、ポート、方向、機能を確認する必要があります。2ポートだけの試験では全ポートの同時動作を証明できず、大きなフレームだけの試験では小さなフレームの処理能力を証明できません。VLAN、ルーティング、アクセスルール、その他の機能の設定は、対象業務と比較可能な条件にする必要があります。
RFC2544は、スループット、遅延、フレーム損失など、ネットワーク相互接続装置の性能試験方法を規定するものであり、製品認証でも、すべての案件に共通する合格基準でもありません。その方法に従って作成した報告書には、試験構成、負荷、フレーム長、結果を明記する必要があります。稼働中の本番ネットワークで、障害を引き起こす全負荷試験を独断で実施しないでください。適格な担当者が隔離環境で実施することが適切です。
バッファー、遅延、QoSは負荷と切り離して評価できない
バッファーは過度な速度で到着するデータを一時的に保存できますが、共有方式、利用可能量、キューへの割り当ては実装によって異なります。大きなバッファーは一部のバーストを緩和できる場合がある一方、待ち時間を増やすこともあります。バッファーが大きいほど、すべての業務のリアルタイム性が高くなるとは限りません。装置の転送遅延、キュー待ち、リンク伝送、アプリケーション応答は同じ指標ではなく、旧記事の一律10マイクロ秒または10ミリ秒という要件を適用すべきではありません。
QoSは、適用されるルールに従って優先順位やスケジューリングを設定し、競合時に重要なトラフィックを優先する助けになります。しかし、総帯域幅を何もないところから増やすことはできず、すべてのトラフィックが失われないことも保証できません。過度に厳しい設定は通常の業務を制限する場合があるため、実際のアプリケーションと同一条件の試験で検証する必要があります。制御、映像、バックアップの優先度要件は、すべての業務を最高優先度に設定するのではなく、利用者が明確にする必要があります。
製品パラメーターに疑問がある場合は、まず確認する
飛暢科技の3422の公開詳細情報には、ポート統計、キュー管理、SFP情報、設定のインポート／エクスポートが記載されています。これらの機能は、状態の観測や設定の保存に利用できます。パラメーターページの「パケット転送レート」にはMbpsという単位が表示されているため、正しい単位、統計上の計上方法、試験条件を供給元に確認する必要があります。本記事では、その数値を実証済みのMpps処理能力に換算しません。
モデルによって、光ポート、電気ポート、モジュールの組み合わせ、ファームウェアが異なる場合があります。見積書には納入構成を明記し、その構成に対応する文書と試験の裏付け資料を提供するよう依頼してください。第三者製の装置がある機能に対応していることから、飛暢科技のすべてのシリーズが対応していると推測しないでください。基本的な接続だけが必要な場合は、業務で使わないルーティングや高度な管理機能のために費用をかける必要もありません。
検証可能な記録を残して選定を完了する
端末のトラフィック、ピーク、通過する出力側、拡張要件を記録し、まず実際の経路ごとに計算してから、ポート、容量、フレーム処理能力を確認してください。試験中は、装置のバージョン、フレーム長、フローの方向、継続時間、送受信カウンターの増分、アプリケーションの動作状況を保存してください。カウンターの集計期間を揃え、インターフェースエラー、キューでの破棄、端末の処理失敗を区別してください。
調達の結論では、余裕がどこから得られるか、どの項目に確認が残っているか、なぜその構成が業務要件を満たすかを説明できる必要があります。その後、ビットレートの増加、端末の追加、モジュールの交換を行う場合は、同じ経路に沿って再計算と試験を実施してください。パラメーターを足し合わせて直接合格と判断する方法に比べ、この方法ではボトルネックを見つけやすく、保守担当者も検証手順を再現できます。
参考資料：RFC2544 および 本番ネットワークでの試験方法の使用制限に関するRFC6815；飛暢科技の詳細情報は、具体的な状態観測機能の確認に使用しています。2つの図は一般的な説明図であり、測定結果ではありません。
中国語の技術記事から翻訳。原文の初回公開：2019-09-06。原文の最終改訂：2026-10-13T19:01:44+08:00。 中国語の原文を読む
