CodingBox ドキュメント

ネットワークスイッチとは

ネットワークスイッチは、ポート群とフォワーディングエンジンを収めた機器です。フレームはあるポートに到着し、宛先が存在するポートから出ていきます。この一文の裏には、光モジュールが動作するかどうかを左右するいくつもの層があります。ポートを駆動するシリコン、モジュールを保持するケージ、モジュールのメモリを読み取って信頼するかどうかを判断するソフトウェア、スイッチがネットワーク内で担う役割、そして何が起きたかを報告する管理プレーンです。このセクションでは、トランシーバー側の視点からこれらすべてを順にたどります。このページはその地図です。

スイッチのブロック図：ケージ、PHY、フォワーディング ASIC、制御プレーン CPU、管理ポート、I²C バス、電源

スイッチが行うこと

機能レイヤー意味参照先
MAC アドレスによる転送2どの MAC がどのポートの先にあるかを学習し、未知の宛先はフラッディングし、VLAN を分離するフォワーディングの基礎
ルーティング3大半のエンタープライズスイッチと、データセンタースイッチのすべてがサブネット間もルーティングする（ECMP、BGP/OSPF）フォワーディングの基礎
リンクアグリゲーション、冗長化2/3LAG/LACP、MLAG、スパニングツリー、スタッキングスタッキングと MLAG
物理終端1ケージ、SerDes、PHY（モジュールに触れる部分）スイッチの内部、ポートの種類とケージ
管理—CLI/API、SNMP、テレメトリー、syslog、トランシーバーの EEPROM と DDM の読み取り管理と監視

各部をひとつの表で

部品役割光モジュールにとって重要な理由
フォワーディング ASICライン速度でスイッチング／ルーティングするその SerDes がポートで使えるレーンレートを決める
フロントパネルのケージ（RJ45、SFP、QSFP…）モジュールとケーブルを保持するファミリーと世代によって何が収まり、どれだけの速度が出せるかが決まる
PHY、リタイマー、ギアボックスASIC のレーンをポートに適合させる速度・FEC の制限が加わる。LPO は ASIC への直接接続が必要
制御プレーン CPU + NOSすべてを設定し、I²C 経由でモジュールを読み取るベンダーのモジュールポリシーを適用する
電源とファンASIC と最大 1 kW の光モジュールに給電し、空気を動かすケージの電力バジェット、気流の向き、モジュール温度
管理ポート（コンソール、OOB Ethernet、USB）ネットワークがダウンしているときのアクセス手段show interfaces transceiver が見られる場所

詳細はスイッチの内部を参照。これらの部品をまとめる筐体のクラスについてはスイッチクラスとフォームファクター を参照してください。

スイッチが配置される場所

位置一般的なポート光モジュール
アクセス / リーフ24–48 の銅線または SFP28 ダウンリンク、2–8 のアップリンクラック内は DAC、アップリンクは SR/LR
ディストリビューション / 集約 / スパインオール光ファイバーの 25G–400GSR4/DR4/FR4/LR4
コア / スーパースパイン / ボーダー100G–800G、長距離LR4、ER4、ZR/ZR+、CWDM/DWDM
管理（OOB）1G の銅線/SFPOOB コアまで LX

役割、トポロジー、設計から光モジュールの数量を割り出す方法は スイッチの役割とトポロジーを参照してください。

スイッチとトランシーバー

  1. ケージが、機械的に何が収まり、どのレーンレートが可能かを決めます（ポートの種類とケージ）。
  2. 挿入時に NOS は2線式バスを介してモジュールの EEPROM を読み取ります。識別情報、コンプライアンスコード、電力クラスなどです（ホストの初期化）。
  3. 自らのポリシーに照らしてモジュールを検証します。「パースできれば何でもよい」から厳格な OEM ホワイトリストまで幅があります（各 NOS がモジュールを検証する方法）。
  4. モジュールが申告する対応機能とオペレーターのコマンドをもとに、速度、FEC、オートネゴシエーション、ブレークアウトといったポートの設定を行います （ポート設定のレシピ）。
  5. DDM をポーリングしてアラームを発報し、管理プレーンがそれを外部へ出力します（管理と監視）。

CodingBox は、ステップ2でスイッチが検査するのと同じメモリを読み取り、コーディングします。これにより、ステップ3でスイッチが期待する識別情報をモジュールが提示できます（ベンダーロックとコーディング）。

もう一方の端：ネットワークカード

サーバー側でも同じことが起きますが、NOS の代わりにドライバーが、ファブリック ASIC の代わりに PCIe が使われます（光ポートを持つ NIC）。両側の MAC、PHY、ケージの間の電気インターフェース（SGMII、SFI、CAUI-4、400GAUI-8）は メディア非依存インターフェースにまとめています。

関連資料

  • スイッチクラスとフォームファクター — 固定構成、モジュール式/シャーシ型、スタッカブル、産業用、ホワイトボックス。冗長性、気流の向き、それが光モジュールにとって重要な理由。
  • スイッチの内部 — ASIC と SerDes の世代、ポートグループと速度制約、PHY とリタイマー、制御プレーンと2線式バス、電源と冷却。
  • ポートとアップリンク — ポートの役割、アクセス対トランク対アップリンクの違い、オーバーサブスクリプション、アップリンクモジュール、アップリンク上の LAG、アップリンク用光モジュールの選び方。
  • ポートの種類とケージ — SFP から OSFP-XD までの適合性と機能のマトリクス、コンボポート、QSA アダプター、ブレークアウトと速度グループのルール。
  • ポート名と LED — NOS ごとのインターフェース名、ブレークアウト子ポートの表記、スロット/ポートの意味、LED が示す内容。
  • スタッキング、仮想シャーシと MLAG — StackWise、VSF/VSX、Virtual Chassis、IRF、iStack、VLT、vPC/MLAG と、それぞれで使う光モジュール。
  • フォワーディングの基礎 — VLAN、トランク、スパニングツリー、LAG、ルーティングと ECMP、そして物理層の障害がそこにどう現れるか。
  • スイッチの役割とトポロジー — キャンパスの階層とリーフ・スパインを、光モジュール、距離、数量に対応づける。
  • 管理と監視 — コンソール、OOB、CLI/API、トランシーバーデータ用の SNMP MIB とテレメトリーパス、syslog、アップグレード。
  • スイッチの選定とコミッショニング — 光モジュールを踏まえた選定基準と、DDM のベースライン確認までのコミッショニングチェックリスト。

CodingBox では

スイッチがモジュールに触れる各段階（識別情報の読み取り、検証、速度と電力のネゴシエーション、 DDM）は、いずれもバイトの読み書きであり、CodingBox はそれをベンチ上で表示します。これにより、モジュールをラックに実装する前に、スイッチ側での結果を予測できます（Check transceiver）。

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