ポート、速度、デュプレックスの不一致

リンク障害の中には、ハードウェアの故障ではなく設定の不一致が原因のものがあります。速度やデュプレックスの不一致、ポート設定の誤りによって、ケーブルが完全でも接続性が低下したり、接続できなくなったりします。これらは論理的なLayer 1/2の障害です。物理リンクは確立しますが、両端の設定が異なるため、2台の機器が正常に通信できません。

デュプレックスは、リンクが送信と受信をどのように行うかを表します。半二重では、トランシーバーのように、同時に送信と受信を行わず、どちらか一方だけを行います。全二重では、電話のように両方を同時に行えます。現代の有線Ethernetでは全二重が使われます。両端でデュプレックスの設定が異なると、リンクがアップしているように見えても性能が大幅に低下します。

オートネゴシエーションを使うと、接続された2台の機器が、共通して対応できる最適な速度（10/100/1000 Mbps）とデュプレックスを自動的に合意できます。両端がオートネゴシエーションを行う場合、通常は両方が対応する中で最も高速な全二重設定になります。オートネゴシエーションはデフォルトかつ推奨の設定であり、ほとんどの不一致問題を自動的に防ぎます。

デュプレックスの不一致は、一方の端が全二重、もう一方が半二重に設定されている場合に発生します。片側が手動設定され、もう片側がオートネゴシエーションによって半二重になった場合などが典型例です。その結果、リンクは動作するものの、レイトコリジョンやエラーが発生し、スループットが極端に低下します。これは、通信はできるものの遅いという、典型的で分かりにくい障害です。

デュプレックスの不一致には、特徴的な兆候があります。リンクはアップしているのに非常に遅い、半二重側でコリジョンやCRCエラーのカウンターが増加する、負荷が高くなるほど性能が不安定になる、といった症状です。ユーザーは「ネットワークが遅い」と報告し、「ネットワークが停止している」とは報告しません。全速リンクでコリジョンやエラーが確認された場合は、デュプレックスが原因である可能性が高いでしょう。

管理者が一方の速度とデュプレックスを手動設定し、もう一方を自動設定のままにすると、不一致が発生しやすくなります。自動設定側は手動設定側のデュプレックスを検出できず、半二重をデフォルトにします。一方、手動設定側は全二重のままです。解決策は設定を統一することです。両端をオートネゴシエーションにするか、両端に同じ設定を手動で指定します。

速度の不一致とは、一方の端が、もう一方の端が想定していない速度に固定されている状態です。ポートがクロックレートについて合意できないため、通常はリンク自体が確立しません。遅くても動作するデュプレックスの不一致とは異なり、速度の不一致ではリンクランプすら点灯しないことがよくあります。どちらも、手動設定が一致していないことが原因です。

速度とデュプレックス以外にも、スイッチのポートが誤設定されている可能性があります。管理上無効（shutdown）になっている、誤ったVLANに割り当てられている、ポートタイプが正しく設定されていない、または違反後にポートセキュリティによって停止されている、といった状態です。無効なポートやVLANが誤ったポートは、ケーブルが完全でも、ユーザーにはリンクが停止しているように見えます。

スイッチのコマンドを使うと、これらの問題を確認できます。インターフェースのステータスには、ポートがアップ、ダウン、err-disabledのいずれであるか、ネゴシエーションされた速度とデュプレックス、VLAN、エラーカウンターが表示されます。この出力を確認することが、不一致や設定ミスを確かめる最も早い方法です。ポート自身が、どの設定でネゴシエーションされたか、どのエラーを検出しているかを示してくれます。

デュプレックスや速度の問題を修正するには、両端の設定を一致させます。理想的には両端をオートネゴシエーションにするか、両端に一致する速度とデュプレックスを手動設定します。ポートの問題については、shutdownされたポートを再有効化し、VLANを修正するか、原因を解決してからerr-disabled状態を解除します。すべての修正の基本原則は、両端の設定を一致させることです。

特定の機器で手動設定が必要な場合を除き、すべての機器でオートネゴシエーションを標準にし、その例外を文書化することで、これらの問題を防止できます。一貫した設定ポリシーを採用し、セットアップ時にインターフェース統計情報を確認すれば、ユーザーが問題を感じる前に不一致を防げます。コリジョンを伴う低速リンクが見つかったら、まずデュプレックスを疑いましょう。

不一致に関する知識を確認しましょう。

不一致について学びました。重要なポイント：

• デュプレックス：半二重（1回に一方向）と全二重（両方向を同時に通信）。
• オートネゴシエーションは速度とデュプレックスを決定します。デフォルトの設定です。
• デュプレックスの不一致＝コリジョンとCRCエラーを伴う低速リンク。
• 速度の不一致では、リンク自体が確立しないことがよくあります。
• ポートのステータスを確認し、shutdown、誤ったVLAN、err-disabledの有無を確認します。