ネットワークが存在する所、いずれにおいても、L2ループが発生したという事例は後を絶ちません。
ですが、いざ発生したとなると、その緊急事態と現場の慌てふためいた雰囲気に、翻弄されることは間違いありません。
そこで今回は、ケースバイケースに沿った、L2ループの発生原因とその対処方法について、解説いたします。
そもそも、L2ループって何だろう？ループ発生のメカニズムについて
要するに「片方のポートから、もう片方のポートに向けて、同一のパケットが延々と流れる」のです。
以上、簡単に、Webや教科書に書かれているような、模範回答を述べてみましたが、ここからは現実的な状況を説明いたします。
L2ループは延々と事象が続くことから、さらにその先に、最悪のシナリオが待ち受けています。
L2ループが発生したネットワーク機器は、性能や規模に関わらず、数十秒以内に「CPU使用率が100%」になり、処理能力が追い付かないため、通信不可となります。
高性能なCisco製L3スイッチでも、L2ループ発生後は30秒と持ちません。
このままL2ループを続けたネットワーク機器は、基盤の「一番熱に弱い部位」から徐々に焼き切れていき、やがて、故障してしまうのです。
また、L2ループ起因で故障したネットワーク機器は、メーカーによっては「保証や保守対象外となる」こともあります。
トラブルシューティング①「HUB同士の2重結線、LANケーブル両端のHUB結線」
このトラブルは非常に多い事例ですが、まさか「フロア元のHUB等に、ケーブルタグ等を設置している」ような現場は少ないため、原因やループ元が非常につかみにくい状況になることが多いのです。
しかし「一刻も早く、ネットワークを復旧しなくてはならない状況」であることが殆どです。
そこで、ダイナミックかつ、的確な復旧方法をご紹介いたします。
1).そのフロア内を総括する、ディストリビューションスイッチやエッジスイッチの電源を抜きます。
そのフロアの端末が数百台あろうが、どうせ、L2ループが発生中のネットワークは、すべて死滅しています。
思い切って、電源を落としてしまいましょう。
2).「1).」で電源を切ったスイッチのLANケーブルを、すべて抜線します。
これも過激な方法ですが、L2ループの被疑箇所と、問題のないネットワーク箇所を切り分ける一石となります。
抜線後は、元のポートに戻すため「どのケーブルが、どのポートへ挿さっていたか」を覚えておく必要があります。
抜線後は「該当ポートへLANケーブルを半挿しにしておく」などの対応を行いましょう。
3).再び、ディストリビューションスイッチを起動します。
この流れで、凡そ15秒置きに、１ポートずつ挿して、ネットワークを復旧させていきます。
復旧したネットワーク下の端末にて、ディストリビューションスイッチ宛てに、Pingを実施しておくと、再ループの際に、Pingが通らなくなり、該当ポートが判別しやすくなります。
4).ネットワークの設定が変更されていない限り、必ずL2ループは再発します。
L2ループが確認された時点で、ディストリビューションスイッチを再起動し、L2ループが発生したポートのみを抜線しておきます。
5).あとは、オフライン中のHUBやスイッチを探しましょう。
該当HUBに対して、ケーブルテスターや「端末を差し込んで、同ネットワーク内の端末へPing」を実施してみたりして、ループ対象のポートを探し出し、抜線してしまいます。
今回のご紹介では「HUBにLANケーブルのIN/OUTポートが挿さっていた」という状況でした。
ですが、下記構成のように「下位HUB同士が結線されていた」という状況においても、L2ループが発生します。
この場合「ディストリビューションスイッチへ全ポートを繋げると、L2ループが発生」しますが「１ポートのみ挿していなくとも、全ネットワークが復旧している」という、不可思議な状況となりますので、覚えておきましょう。
トラブルシューティング②「設計ミスが原因で発生するL2ループ」
上記２ケースの構成図を見てみましょう。
実はこの構成、一見して問題なさそうですが「L2ループが発生する」という、未熟な設計です。
本当は「あってはならない」ことなのですが、社内レビューを介した構成図であっても、この問題点を指摘されず、レビューを通過してしまうことがあります。
だからこそ「見やすい物理/論理構成図が必要となる」わけですが、ここでは省略させていただきます。
上記が、L2ループを排した、正しい構成図となります。
特に、既存のネットワークシステムへ、新たなネットワーク機器や挿げ替えなどを行う際は、細心の注意が必要です。
トラブルシューティング③「端末起因で発生するL2ループ」
前段では、L2ループの対象となるネットワーク機器は「2ポート以上のインターフェイス」を持つ、いずれの機器も、当てはまる、と申し上げました。
ということは、2つ以上のインターフェイスを持つ、サーバや端末もそれに該当します。
例えば、LANケーブルを給電するPoE機器や、LAN回線冗長化を目的とした「サーバへの複数NIC搭載」などの構成も、当てはまります。
さらに、WLANとLANポートを併用搭載した端末も該当します。
15年位前のWeb会議機端末や無線LAN機器などの、旧機においては「WirelessインターフェイスとLANポートを同時利用した挙句、L2ループに至った」という事例があります。
しかしながら、直近の機器においては「WLANとLANの切り替え」などは、当たり前に自動化されています。
それは、各インターフェイスへ「メトリック値」を付与し、優先順位を決めているためです。
「15年以上前の旧機は、WLANとLANポートを同時利用した挙句、L2ループを発生させることがある」これは頭の片隅にでも、覚えておいて損はないはずです。
最近のサーバは、何台ものサーバ機器で、ディスクやCPUが共用されて稼働する「バーチャルサーバ」が台頭しています。
バーチャルサーバは、各サーバ間をバーチャルマシンが頻繁に行き来するため、ディスク、CPU、メモリを「高速な回線で共用する必要」がありました。
それを、仮想スイッチ、もしくは仮想ネットワークと言います。
仮想スイッチの設定は、高速な回線速度を要求されることから「VLANごとに外部スイッチへ各ポートずつ接続」「Linkaggrigationを使用し、複数のLANケーブルを１つにまとめる」などの、仮想技術が利用されることが殆どです。
もし、これらの設定が誤っており、ネットワークへ接続したら・・・結果はご想像の通りです。
その場合は、サーバ側の設定見直しが必要となります。
L2ループ対処は、L2ネットワークで対応しよう
L2ループが何故、L2なのか？というと、レイヤー2以外では起こらないためです。
レイヤー２に関連する切り分け観点として、下記の４点が該当します。
- ポートアサインは間違っていないか？
- 予定外のインターフェイスが繋がっていないか？（無線LANも気にすること）
- VLANの設定は間違っていないか？
- LinkaggrigationやStack、STP等の冗長化設定は間違っていないか？
L2ループは緊急性を伴い、混乱しがちなトラブルですが、上記を考え、冷静に対応することが肝要です。
筆者プロフィール
中村京介（３６歳）
ネットワークエンジニア６年目、座右の銘は「拝承！」。
零細企業の「ひとり情シス」から一念発起し、ネットワーク系エンジニアを目指す。
初回教育で鬼教官にしごかれ、赴任したとある技師の元で修業を積み、ようやく一人前に。
脱落者の多い官公庁系案件を主に手掛けながら、設計・構築兼、SIerとして前線に立つ。
