中継機器 ( HUB, Switch, Router )         TOPへ


■ クロスケーブル と ストレートケーブル

LANケーブルには2種類あります。

結線がまっすぐ(ストレート)か、交差している(クロス)かの違いです。


   LANケーブル:UTPケーブルとも呼ぶ(ユーティーピー)
             Unshielded Twisted Pair ケーブル(非シールドより対線ケーブル)


図2.1
ストレートケーブル                     クロスケーブル
           


   何故4,5,7,8はクロスしていないのか?

     UTPケーブルは8芯だが、実は4芯しか使用していない。


図2.2 クロスケーブルによるPC直結

   きちんと出力された信号が入力の口へ届いている。









図2.3 ストレートケーブルによるPC直結

   出力同士が衝突し、入力は何も入ってこない・・・。






■ リピータ

物理層(L1)の機器。電気信号はケーブルを伝わっていく過程で減衰してゆきます。それを復調して通信距離を伸ばす為の装置。
フレームの中身には全く関与しません。

図2.4





■ HUB [ ハブ ]

物理層(L1)の機器。リピータは一方向への通信を増幅するだけだが、HUBは集線装置とも呼ばれるとおりにケーブルを分岐する。
フレームの中身には関与しません。

HUBには通常、接続状態を表すランプが二つあります。(機種によって名称が違う場合があります)

名称 意味 状態
Linkランプ L1でのコネクション確立 点灯
Statusランプ パケットの通過 点滅




図2.5


HUBの各ポートからPCへはストレートケーブルを使用します。
さて、ここで疑問に思いませんか? 
図2.3から類推するとPC間の通信が出来ないような気がしますね。




図2.6




つまりこういう事です。HUBの内部では結線がクロスしているのです。
だからちゃんと出力から入力へ届きます。







■ Switch [ スイッチ ]

Switchは別名 Switching HUB とも呼びます。データリンク層(L2)の装置です。

またSwitchはコリジョンフレームを遮断します。
コリジョンとは何か? 「LANの仕組み」の「CSMA/CD方式」の説明を思い出して下さい。
PCは通信に先立って、回線が空いているかどうかを調べるため「キャリア」と呼ばれる搬送波を送出します。
これはネットワーク内の全ての端末に流れます。
しかしSwitchはこのキャリアを通しません。これにより無駄なトラフィックの増加を防ぐ事ができます。

さて、ここでまたちょっと疑問に思いませんか?
同じHUBの下にあるPC同士なら、必ずデータが届きます。
何せ、宛先に構わず全てのPCに送っているのですから。
宛先以外のPCは届いたデータを破棄している訳です。

ではSwitchの異なるポートに接続されたPC同士はどうするのか?
ここで登場するのが、例のMACアドレスです。
リピータやHUBと違って、フレームの中身を見ます。
フレームのMACヘッダを解読し、宛先MACアドレスを判断して中継します。
このMACアドレスの中継方法にはARP(アープ)という技術を使用しますが、これは後述します。



図2.7



Switchはコリジョンフレームは遮断するが、ブロードキャストパケットは全てのポートへ通過させる。
ブロードキャストパケットについては後述する。





図2.8


SwitchはL2の機器である事を思い出して下さい。当然IPアドレスは理解できません。
つまりSwitchの配下にある端末は全て同一のネットワークアドレスに所属します。

上記の例では全ての端末は 192.168.1.0 ネットワークに所属します。
ネットワークアドレスについては「TCP/IP」の章を参照して下さい。






■ Router [ ルーター ]

Routerはネットワーク層(L3)の機器です。
Router自身がIPアドレスを持っており、パケットのIPヘッダを解析し宛先IPアドレスを判別して中継します。

Routerは実に様々な役割を果たしています。またネットワークの中継機器としては最も重要な物です。Routerの仕組みについては後述します。ここではSwitchとの違いについて理解して下さい。



ルーターはブロードキャストバケットを遮断します。ブロードキャストとは全てのIPアドレス宛に送出されるパケットです。これを遮断することにより、Switchを素通りしてきた無駄なトラフィックの増加を防ぎます。

図2.10



ルーターはブロードキャストパケットを遮断します。データパケットは宛先IPアドレスのあるポートへ通過させます。



図2.11


上記の理由から Switchの各ポート毎のネットワークをコリジョンドメインと呼びます。
ルーターの各ポート毎のネットワークはブロードキャストドメインと呼ばれます。





ルーターは各ポート毎に異なるネットワークアドレスを認識します。
Switchの場合との違いを良く理解して下さい。
ルーターの「異なるネットワークアドレスを中継する」機能はとても重要です。







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