ネットワーク冗長化 ― 事例で学ぶフェイルオーバーによるシステム障害対策

「ネットがつながらない…」これだけで、今や多くのビジネスが一時停止してしまう時代です。クラウドサービス、リモート監視、防犯カメラ、POSシステム、IoTデバイス ― あらゆる業種・現場がインターネットとつながっているからこそ、「ネットワーク障害＝業務の停止」になりかねません。「止まらないネットワークをどう実現するか」は、あらゆる業種にとって重要なテーマです。

しかし実際の現場では、通信トラブルが意外と多いのが現状です。国内光回線の中小規模故障および定期メンテナンスによる通信不通件数は年間で約255万件にも及びます。回線の障害、ルーターの故障、SIMの不具合、雷や停電などの自然要因 ― そんな想定外の事態がいつ起きてもおかしくありません。ここで登場するのが「ネットワーク冗長化」という考え方です。

「ネットワーク冗長化」とは「万が一メインの通信手段がダメになって使える、予備の回線を用意しておこう」と備えをしておくことです。こうしたネットワーク冗長化の仕組みを考えるときに、あわせて知っておくべきキーワードが「フェイルオーバー」です。

フェイルオーバーってなに？ ネットワーク冗長化との関係

「ネットワーク冗長化」と「フェイルオーバー」、この2つの言葉は同じ意味に聞こえるかもしれませんが、じつは役割がちょっと違います。

1)    ネットワーク冗長化＝「予備ネットワークを用意しておくこと」

たとえば、有線のインターネット回線を使っているとします。これが何らかの理由でダウンしたときに備えて、モバイル回線（4Gや5G）も用意しておく ― これが「ネットワークの冗長化」です。言い換えれば、「予備の通信手段をあらかじめ確保しておくこと」です。

2)    フェイルオーバー＝「予備ネットワークに自動で切り替える仕組み」

予備の通信手段をあらかじめ確保していても、万が一のとき手動で切り替えなければいけないとあまり意味がありません。そこで必要になるのが、「フェイルオーバー」という機能です。

フェイルオーバーとは、メインの通信が使えなくなったとき、自動でバックアップに切り替える動作や仕組みのことです。人がネットワーク障害に気づく前に自動的に切り替えてくれるので、業務に支障が出にくくなります。

つまり、ネットワーク冗長化は「仕組み」、フェイルオーバーは「機能や動作」と言えます。両方がそろってはじめて、「止まらないネットワーク」が実現できるというわけです。

フェイルオーバー設計の落とし穴と対策

 「フェイルオーバーさえ導入すれば、もう安心」― そう考える方も多いかもしれませんが、実際の現場では「フェイルオーバーを構成していたのに、いざというときに切り替わらなかった」というケースも珍しくありません。

例えば2020年10月に、東京証券取引所の「arrowhead（アローヘッド）」と呼ばれる、取引所内のオークション取引を行うためのシステムに障害が発生、全銘柄終日取引停止という重大な問題が生じました。このシステムは日本経済において重要な役割を担っていて停止が許されないため、もちろんフェイルオーバー構成が組まれていましたが、うまく作動しなかったのです。

この機能をうまく作動させるには、設計段階でさまざまな要素を考慮する必要があります。例えば以下のようなポイントです。

1) バックアップ経路が「実際に切り替わる」条件を設定しているか？

ネットワーク冗長化されていても、切り替えの条件（例：Pingが数回失敗したら切り替え、など）が不適切だと、切り替えが機能せず、フェイルオーバー失敗となってしまいます。切り替えのトリガーはシステムや運用現場に合わせて調整する必要があります。

2) バックアップ回線やSIMが“使える状態”でスタンバイしているか？

フェイルオーバー時に切り替える通信経路（例：予備SIM、モバイル回線、Wi-Fiなど）が未設定、未接続、あるいは無効化されていると、切り替え先に通信できず障害が長引く原因になります。副回線やSIMが常時アクティブであるか、定期的な接続テストができているかの確認が重要です。

3) 機器の性能や設定が、構成に見合っているか？

高可用性を求める一方で、安価な家庭用ルーターや法人向けでない機器を使っていたために、負荷に耐えられなかったという例もあります。また、WANポートが1つしかない機器で冗長構成を無理に組もうとするなど、機器のスペックと構成の不一致もトラブルの原因となります。適切な機器の選定は外せないポイントです。

では実際に、こうした設計ポイントを踏まえたフェイルオーバー構成は、現場でどのように活用されているのでしょうか？次に、世界業界第二位のネットワーク機器メーカー、テルトニカのネットワーク機器を用いた導入事例を通じて、具体的な実装方法を見ていきましょう。

事例で学ぶ ― ネットワーク冗長化を支えるフェイルオーバー機能

ネットワーク冗長化技術のひとつである「フェイルオーバー」ですが、その構成や実装方法にはさまざまなタイプがあります。たとえば、固定回線がダウンしたときに自動的にモバイル回線へ切り替えるもの、モバイル通信において複数のSIMを切り替えるもの（デュアルSIM）、あるいはWi-Fiが不安定になった際にモバイル回線に切り替えるといったケースもあります。

実際にどのような構成が実施されているかを知ることで、自社の用途に合ったネットワーク冗長化のヒントが見えてきます。

事例1：有線ネットワークの障害を補うモバイル回線