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  • 2007/11/09

ネットワーク機器 基本中の基本(6)「スイッチ利用のメリット」

NETWORK Guide Vol.7より

ネットワーク利用の広がりや高度化にともない、活用される装置・機器も統合化が進んでいる。とはいえ、それらはもともと基本的な機能を組み合わせたにすぎない。本特集では、ネットワークにおけるデータの構造と流れに着目しながら、これらの機器の基本的な仕組みや機能を解説する。

インテリジェント・リサーチ 代表取締役 小泉修

インテリジェント・リサーチ 代表取締役 小泉修

インテリジェント・リサーチ 代表取締役
システムエンジニア、ソフト開発会社役員を経て、1990 年にインテリジェント・リサーチを設立。代表取締役に就任し現在に至る。システム開発、インターネット関連ビジネスのほか、Webコンテンツ、雑誌、書籍の執筆を通じた啓蒙活動にも力を入れており、多数の著書がある。1959年東京生まれ。

スイッチ利用のメリット

 スイッチが宛先に向けてのみフレームを中継する機能を持つことで、どのようなメリットを享受できるのか。これを理解する前に、ハブとの相違点をもう1つ紹介しておきたい。

 実は、PCとハブ間は「半二重通信」によってフレームのやり取りを行う。半二重通信とは、2者間の通信において、一方が送信する際には他方を受信側に、他方が送信する際には一方を受信側に切り替える通信方式である。たとえば、インターフォンをイメージしていただければわかりやすいだろう。

 これに対し、100BASE-TX以降のLANにおけるスイッチとPC間では、「全二重通信」を行うことが可能となっている。全二重通信とは双方向の同時通信のことで、電話による通話のように両者が送受信を同時に行うことが できる。全二重通信を実現し、フレームを宛先のPCに中継できるスイッチを用いることで、ネットワークに大きな効率性を2つ生み出すことが可能となる。

 1つ目は、ネットワーク全体のトラフィック量の減少である。ハブは到達したすべてのフレームを全ポートに中継するため、宛先以外のPCにもフレームはひんぱんに届く。これに対しスイッチでは、フレームは全域に中 継されることがない。

 2つ目は、全二重通信によって、PCとスイッチ間においてのコリジョン発生がなくなった点だ。LANはコリ ジョンを回避するため、媒体アクセス制御方式を採用することでネットワークの共有を実現するに至ったわけだが、スイッチを用いることで、この制御負担は基本的にPCから排除されることになったわけだ。

MACアドレスを学習するスイッチ

 ではここで、到達したフレームの宛先MACアドレスを持つPCがどのポートに接続されているのかを、なぜスイッチが知りうるのかを見ていこう。

 簡単な例を挙げる。一般的なスイッチは、初期段階ではポートに接続される複数のPCのMACアドレスを知らない。あるとき、ポートの1つにフレームが届いたとしよう。スイッチは、まずフレーム内の送信元MACアドレスを参照し、それが「AAA」であることを知る。このことで、フレームが到達したポートの方向にMACアドレスAAAを持つPCがあることを認識する。

 さて、このフレームの宛先MACアドレスは「BBB」だが、スイッチはそれがどのポートに接続されるPCなのかを知らない。そこでスイッチはハブと同様、到達フレームを全ポートへと送出する。スイッチは、この動作を繰り返すことで、徐々に接続ポートに対応するPCのMACアドレスを学習していく。最終的にスイッチは、接続される全PCのMACアドレスを把握し、以降は的確なスイッチング動作を行うこととなる。

【次ページ】2つのドメインとスパニングツリー機能

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