第9回目 ネットワーク機器

リピータ、ハブ(物理層)

リピータとハブは、フレームを単なる電気信号として扱う物理層で動作するノードです。通信の距離が長くなると、伝送途中でノイズや減衰が発生し電気信号の波形が崩れます。歪みが酷くなると受信側で解釈ができず正しいビット列に戻せない可能性があります。

リピータは電気信号を増幅し波形を再生して中継を行います。初期のイーサネット(10BASE5/10BASE2)で、最大ケーブル長を延長してネットワークを構築する目的で使われました。

ハブはリピータの機能を持つ集線装置で、リピータハブとも呼ばれています。複数のポートを持ち、受信した電気信号を増幅して波形を再生し、受信ポートを除く全てのポートに信号を中継します。

コリジョンドメイン

イーサネットのネットワークで、電気信号の衝突が伝わる範囲をコリジョンドメインといいます。リピータを用いてネットワークを拡張したり、ハブをカスケード接続するとコリジョンドメインが広がり多数のノードが接続されると、頻繁に衝突が発生し、ネットワークのパフォーマンスが低下します。

ブリッジ、スイッチ(データリンク層)

ブリッジ、スイッチはMACアドレスを使用してフレームの中継を行うデータリンク層のノードです。

ブリッジはネットワークを拡張してコリジョンドメインが拡大した際に、パフォーマンス低下をか解決するために登場しました。ブリッジはフレームヘッダに含まれるMACアドレスを基にフィルタリング(選択遮断)をすることが出来ます。

スイッチは3ポート以上持つことができ、どのポートにフレームを中継するか判断できます。MACアドレステーブルを基に接続されているホスト向けにフレームの中継を行います。

ルータ、レイア3スイッチ(ネットワーク層)

ルータは、IPアドレスなど論理アドレスを使用してパケットを中継するネットワーク層のノードです。

ルーターはパケットを受信するとヘッダに含まれる宛先アドレスを基に、ルーティングテーブルを参照し最適経路を選択してパケットを転送します。この処理をルーティングといいます。

  • 複数の経路から最適経路を選択し、パケットを転送する(ルーティング)
  • 異なるネットワークを相互に接続する
  • ブロードキャストドメインを分割する。

ルータとレイア3スイッチ

ルータはソフトウェア的にルーティング処理を行うのに対して、レイア3スイッチ(以下、L3スイッチ)はレイア2スイッチ(以下、L2スイッチ)と同様にASICを使用したハードウェアによる高速なルーティング処理ができます。

ブロードキャストドメイン

ブロードキャストのフレームが届く範囲をブロードキャストドメインと言います。ハブやL2スイッチ、ブリッジはブロードキャストのフレームを中継しますが、ルータはブロードキャストを他のインターフェイスに転送しません。このためルータ、L3スイッチはポート単位でブロードキャストドメインを分割できます。

デフォルトゲートウェイ

宛先が別ネットワークに存在する場合、パケットはルーターに転送して貰う必要があります。ルータは異なるネットワークへの門となります。これをデフォルトゲートウェイといいます。

各ホストはデフォルトゲートウェイのアドレスを指定しておかなければ外部との通信は出来ません。通常、デフォルトゲートウェイは自身のブロードキャストドメインに接続されたルータのインターフェイスになります。

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