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ネットワークにおけるスイッチとは?特徴やハブとの違いなどわかりやすく解説

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ネットワークにおけるスイッチとは?特徴やハブとの違いなどわかりやすく解説
この記事でわかること
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    スイッチとは?気になる特徴


    スイッチは、複数のコンピューターやLAN接続を行うネットワーク機器で、スイッチングハブとも呼ばれます。

    スイッチにはポート(接続口)で受け取ったデータを、宛先のポートに送信する役割があります。従来のリピーターハブにMACアドレスを用いた宛先によるデータ分配機能を追加した装置です。
     

     

    スイッチのメリット・デメリット

    ここからはスイッチのメリット・デメリットについて解説していきます。

    スイッチのメリット・デメリットについてご興味がある方は、参考にしていただき、導入する環境に合わせて適切なネットワーク機器を設置できるようになりましょう。

    スイッチのメリット

    スイッチはその名の通り、スイッチング機能を搭載しています。効率よく複数の相手にデータを転送でき、またデータの衝突(コリジョン)も起きないメリットがあります。

    スイッチングとは送られてきたデータから宛先となるMACアドレスを検出して、保持しているアドレス情報と照合して、宛先のみにデータを送信することです。

    スイッチに多数のネットワーク機器を接続しても衝突を起こさないので、スイッチにさらにスイッチをつなげてポート数を増設するカスケード接続を行っても理論上は、制限台数がありません。

    カスケード接続とはネットワークで使用されるケーブルの接続方法のひとつです。ハブ同士を直列接続することで1台で接続できる端末の数を超えて接続を行うことができます。

    スイッチのデメリット

    デメリットとしては判別処理のシステムが組み込まれるため、ハブ(リピーターハブ)に比べるとスイッチのほうが価格は高くなる傾向があります。

    そのほか、スイッチにはデータの衝突は発生しませんが、処理時間による遅延が発生することがあります。そのため端末台数の多いネットワークにはスイッチを使用し、端末台数が少数で通信速度を極力速くしたネットワークを構築したい場合にはハブの使用をおすすめします。

    ハブとの違い

    ハブは信号を受信したポート以外の全ポートに送り出しますが、スイッチはデータリンク層から宛先のMACアドレスを取得して自分の持つMACアドレステーブルに反映します。

    ポートごとにどのMACアドレスを持つ機器が存在するのかをスイッチ自身が認識できるので、該当するポートのみにデータを送ることができます。

    スイッチの主な機能3つ


    スイッチの主な機能には、『MACアドレステーブル』、『VLAN』、『スパニングテーブル』の3つがあります。スイッチを扱う上で大切な機能ですので、しっかりと把握しておきましょう。

    1:MACアドレステーブル

    MACアドレステーブルとは、スイッチのポートとスイッチに接続されている、パソコン・ネットワーク機器のMACアドレス対応表です。それぞれのポートにどのMACアドレスが対応しているか、学習・記憶しています。

    MACアドレス(Media Access Control)とは、イーサネット機器が持つ固有の識別番号で製造段階で付けられます。OSI参照モデルの物理層およびデータリンク層でフレームとして宛先の指定に使用されます。

    2:VLAN

    VLAN(Virtual LAN)とは1つのLANの中で、論理的に仮想グループを設定することで、物理的な接続とは別のLANであるかのように運用できる技術です。

    会社内のLANが実際にはひとつでも、使用者の所属に合わせて複数のネットワーク(VLAN)を構築することができます。そのため人事異動や機器の交換の際には、機器の配置や配線など物理的なところを変更することなく、VLANの設定を変更するだけで対応できることになります。

    さらに組織内で接続できるネットワークを区切ることで不要な接続を防ぎ、セキュリティを向上させることができます。

    3:スパニングツリー

    スイッチにはループを防止するためにスパニングツリーと呼ばれる機能があり、LAN構築には必須の知識となります。

    覚えておきたい2種類のスイッチとは


    ここからは覚えておきたい2種類のスイッチについて解説していきます。今回は、L2スイッチとL3スイッチをピックアップしていきます。

    2種類のスイッチにご興味がある方は、参考にしてください。

    1:L2スイッチ

    L2スイッチとはOSI参照モデルにおけるレイヤー(階層)第2層のデータリンク層で、ネットワークを中継する機能を持つハブのことを指します。宛先情報として、MACアドレスを含んだフレームというデータを使って中継動作を行います。

    一部のL2スイッチではVLANを作成できます。1つのL2スイッチのなかで2つ以上のグループをそれぞれスイッチとして動作させることができます。しかし、VAN同士はやり取りにIPアドレスが必要になるため、L2スイッチではデータのやり取りができません。

    2:L3スイッチ

    L3スイッチとはOSI参照モデルにおけるレイヤー(階層)第3層のネットワーク層でネットワークを中継する機能を持つ機器のことを指します。宛先情報として、IPアドレスを含んだパケットというデータを使って中継動作を行います。

    L2スイッチではVLANを越えてデータのやり取りができなくなりますが、L3スイッチはVLANを越えてデータをやり取りできます。それは宛先情報としてIPアドレスを使用するためです。

    スイッチと一緒に知っておきたい用語「OSI参照モデル」


    OSI参照モデルとは、データ通信におけるプロトコル(通信規約)をOSI(Open Systems Interconnection:開放型システム間相互接続)という体系に基づいて、通信機能を7つの階層(レイヤー)に区分したモデルのことです。

    物理的な接続から業務処理に必要な規格までを7つの階層に分割して、通信に必要とされる処理機能を体系的にまとめています。

    OSI参照モデルの目的とは大きく2つあります。1つ目は開発される規格に共通の基盤を提供することで、開発効率を向上させること、そして2つ目は既存の規格を7つの階層内に位置付けることを目的としています。

    スイッチとはなにか理解しよう


    スイッチとは、接続されたネットワーク機器のMACアドレスを記憶して、宛先のMACアドレスがあるポートにのみデータをスイッチングする機能を持つネットワーク機器です。

    従来のハブでは接続したポートすべてにデータを送信していましたが、スイッチは通信が必要なポート間だけでデータのやり取りを行うため、通信効率を向上させることができるようになります。

    それぞれのネットワーク機器の特徴を理解し、ネットワーク技術者としてスキルアップしていきましょう。
     

     

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