有線LANの定番イーサネットの規格・速度、そしてMACアドレス・LAN機器の役割を理解します。
日野 こむぎ
オフィスや家のLANってどう繋がってるの?
藤森 さやか 先生
有線LANの主流はイーサネット (IEEE 802.3) よ。
10BASE-T (10Mbps) → 100BASE-TX → 1000BASE-T (1Gbps) → 10GBASE-T → 25/40/100GBASE と進化してきたの。
青木 澪
通信機器は: リピータ (L1)・ハブ (L1)・ブリッジ (L2)・スイッチング ハブ (L2)・ルータ (L3) で各層に対応。
桃井 すみれ
MACアドレスって何ですかぁ?
青木 澪
MACアドレスはネットワーク機器の固有番号 (48ビット)。
世界中で重複しないよう管理されているの。
例: 00:1A:2B:3C:4D:5E。
藤森 さやか 先生
イーサネットは{kw('CSMA/CD', 'Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。
イーサネットの伝送制御方式')}という方式で、衝突を検出して再送するの。
L2スイッチがフレームを転送する流れ
端末A (MACアドレスAA) が端末B (BB) へ初めて送信する場面を考えます。L2スイッチは受信フレームの送信元AAと受信ポートをMACアドレステーブルへ学習します。宛先BBがまだ表に無ければ、受信ポート以外へフレームを送るフラッディングを行います。
BからAへの応答を受けると、スイッチは送信元BBのポートも学習します。以後、AAとBBの所在が表にある間は、該当ポートだけへ転送できます。ハブのように常に全ポートへ信号を複製する動作とは異なり、不要な通信を減らせるのがポイントです。学習対象は宛先ではなく送信元MACアドレスであることも頻出です。
| 宛先の状態 | L2スイッチの動作 |
|---|---|
| MAC表に登録済み | 登録されたポートへだけ転送する |
| MAC表に未登録 | 受信ポート以外へフラッディングする |
| ブロードキャスト | 同じブロードキャストドメイン内へ広げる |
| 別IPネットワーク宛て | 端末はデフォルトゲートウェイであるルータへ渡す |
OSI層と規格名から機器を見分ける
物理層L1はビットと電気・光信号を扱うので、リピータや従来型ハブが該当します。データリンク層L2はイーサネットフレームとMACアドレスを扱うので、ブリッジやL2スイッチです。ネットワーク層L3はIPアドレスと異なるネットワーク間の経路選択を扱うため、ルータが該当します。「アドレスで転送」とだけ読まず、MACかIPかまで確認しましょう。
1000BASE-T は、おおむね速度1000Mbit/s、ベースバンド伝送、より対線を表します。bit/sとByte/sを混同すると、1Gbit/sを1GByte/sと誤答します。理論上1Gbit/sは8で割って125MByte/s相当ですが、実効速度はフレームの制御情報などで小さくなります。
CSMA/CDは共有媒体・半二重イーサネットで衝突を検出する説明として覚えます。現在一般的なスイッチ接続の全二重通信では送受信経路が分かれ、衝突を前提としません。無線LANのCSMA/CAと取り違えないことも重要です。問題文が「衝突検出」ならCD、「衝突回避」ならCAという語まで照合します。
確認クイズ
OSI参照モデル第3層 (ネットワーク層) で動作する通信機器はどれか。
- ハブ
- L2スイッチ
- ルータ
- リピータ
こたえを見る
正解: 3. ルータ
ルータはL3 (ネットワーク層) で動作し、IPアドレスを基にパケットを転送します。ハブ・リピータはL1、L2スイッチ・ブリッジはL2です。