ブロードキャストストーム

ブロードキャスト・ストーム

ブロードキャスト・ストームの定義

ブロードキャスト・ストームとは、過剰なブロードキャストまたはマルチキャスト・トラフィックがネットワークの利用可能な帯域幅を圧迫し、ネットワークパフォーマンスが低下し、通常の操作が大きく妨げられるネットワークシナリオを指します。

ブロードキャスト・ストームは、ネットワークデバイスがネットワーク上の他のすべてのデバイスにメッセージをブロードキャストする際に発生します。例えば、ARP（アドレス解決プロトコル）リクエストです。誤った設定やマルウェア、ハードウェアの問題により、これらのブロードキャストメッセージが大量に発生すると、ブロードキャスト・ストームが発生する可能性があります。各デバイスがメッセージを処理し、すべての他のデバイスに再び送信することで、トラフィックが急速に制御不能になり、深刻な輻輳とネットワークのパフォーマンスの低下を引き起こします。

ブロードキャスト・ストームの仕組み

ブロードキャスト・ストームは、ネットワーク上のブロードキャストまたはマルチキャスト・トラフィックのレベルが高まり、ネットワークの容量を圧倒する時に発生します。これにより、ネットワークの輻輳、パケット衝突、遅延の増加が生じ、デバイス間の効果的な通信が困難になります。

ブロードキャスト・ストームが典型的にどのように展開するかを以下に示します:

1. ネットワークデバイスがネットワーク上の他のすべてのデバイスに向けてブロードキャストまたはマルチキャストメッセージを送信します。
2. ネットワーク上の各デバイスは、ブロードキャストメッセージを受信して処理します。
3. メッセージを受信すると、各デバイスはそれをネットワーク上の他のすべてのデバイスに再送信します。
4. このプロセスは、各デバイスがメッセージを受信して再送信することで続き、トラフィック量が急速に増えます。
5. 急激なトラフィックの増加が、利用可能なネットワーク帯域幅を圧倒し、ネットワークの輻輳とパフォーマンスの低下を引き起こします。
6. 過剰なトラフィックは伝播を続け、輻輳を悪化させ、通常のネットワーク操作を妨げます。
7. 適切な緩和策が講じられない限り、ブロードキャスト・ストームは無期限に続く可能性があり、ネットワークの機能に深刻な影響を与える可能性があります。

ブロードキャスト・ストームは通常、いくつかの一般的な要因によって引き起こされます:

1. ネットワークの誤設定: ルーターやスイッチの誤った設定など、不適切なネットワーク設定が過剰なブロードキャストトラフィックを引き起こします。例えば、すべてのポートにブロードキャストトラフィックを流す誤設定されたスイッチは、ブロードキャスト・ストームを引き起こす可能性があります。

2. マルウェアやウイルス: 悪意のあるソフトウェアは、多量のブロードキャストトラフィックを生成し、ネットワークを圧倒してブロードキャスト・ストームを引き起こす可能性があります。ボットネット（感染したデバイスのネットワークで、中央の指揮によって制御されるネットワーク）などは、大規模なブロードキャスト・ストームを引き起こす可能性があります。

3. ハードウェアの故障: 不良のネットワークインターフェースカード（NIC）や故障したスイッチなどのハードウェアの故障は、ブロードキャスト・ストームを引き起こす可能性があります。これらの故障は、ブロードキャストトラフィックの継続的なストリームを生成してストームを引き起こすことがあります。

予防のヒント

ブロードキャスト・ストームを防ぐまたは影響を軽減するために、ネットワーク管理者は以下の対策を実施できます:

1. ネットワークセグメントの分離

スイッチやルーターを使用してネットワークを小さなセグメントに分割し、ブロードキャストドメインを隔離します。このアプローチは、ブロードキャスト・ストームの範囲を制限し、ネットワーク全体に拡散するのを防ぎます。ネットワークをセグメント化することで、ブロードキャスト・ストームをより小さな領域に限定し、全体的なネットワークパフォーマンスへの影響を最小限に抑えることができます。

2. VLAN の実装

仮想ローカルエリアネットワーク（VLAN）を実装して、ネットワークを論理的に分割します。VLAN は仮想ブロードキャストドメインを作成し、管理者がブロードキャストトラフィックの流れを制御できます。論理的なネットワークグループに基づいて VLAN を定義することで、組織は特定の VLAN 内でブロードキャスト・ストームを抑え、ネットワークの他の部分に影響を及ぼさないようにできます。

3. ネットワークトラフィックの監視

ネットワーク監視ツールを使用して定期的にネットワークトラフィックを監視することで、ブロードキャストまたはマルチキャストトラフィックの異常なスパイクを特定し対応できます。ネットワークパフォーマンスを積極的に監視することで、ブロードキャスト・ストームの早期兆候を検出し、その拡大を防ぐための即時の対策を講じることが可能です。ネットワーク監視ツールは、ネットワークトラフィックパターンに関するリアルタイムの洞察を提供し、異常なトラフィックの振る舞いを迅速に特定して解決することが可能です。

4. ブロードキャスト制限の設定

ブロードキャストメッセージのレート制限を設定できるネットワークデバイスを利用します。適切なブロードキャストメッセージのレート制限を設定することで、過剰なブロードキャストおよびマルチキャストトラフィックがネットワークを圧迫するのを防ぎます。この設定は、指定された時間枠内でデバイスが生成できるブロードキャストメッセージの数を制限し、ブロードキャスト・ストームのリスクを軽減します。

関連用語

ブロードキャスト・ストームの概念を完全に理解するには、次の関連用語を理解することが有益です:

ユニキャスト

ユニキャストは、データが1つの送信者から1つの受信者に送信されるタイプのネットワーク通信を指します。ネットワーク上のすべてのデバイスに送信されるブロードキャストやマルチキャストトラフィックとは異なり、ユニキャストトラフィックは特定の宛先にのみ送信されます。ユニキャスト通信は、ポイントツーポイント接続で一般的に使用され、データが意図された受信者のみに届けられることを保証します。

スイッチループ

スイッチループは、ネットワークスイッチ間で冗長な接続がある場合に発生するネットワーク問題です。これらの冗長接続は、ブロードキャストまたはマルチキャストトラフィックが終わりなく循環し、ブロードキャスト・ストームを引き起こすループを作成します。スイッチループは、ケーブル接続の誤りや、スイッチネットワーク内のループを防ぐ役割を持つスパニングツリープロトコル（STP）の誤設定によって生じる可能性があります。

ネットワークセグメンテーション

ネットワークセグメンテーションは、コンピュータネットワークを複数のセグメント、サブネットワーク、またはサブネットに分割することを指します。この分割は、ネットワークのパフォーマンス、セキュリティ、および管理の向上に寄与します。ネットワークをセグメント化することで、管理者は異なるデバイスグループを分離し、それらの間のデータトラフィックを制御できます。ネットワークセグメンテーションは、トラフィックを特定のセグメント内に限定することで、ブロードキャスト・ストームの拡散を防ぎ、ネットワークの他の部分への影響を軽減します。

適切なネットワークセグメンテーション技術を実施することにより、組織はネットワークのパフォーマンスを強化し、リソース割り当てを最適化し、全体的なネットワークセキュリティを改善できます。