ネットワークを構成する装置

ネットワークを広くするには様々な機械を使う。
代表的なものにはルータやハブ、リピータなどがある。

LANの装置とOSI基本参照モデルの関係

その様々な装置がどの階層に属するのか？何を中継するのか？を知ることによって理解しやすくなる。
なのでOSI基本参照モデルを対応させて説明する。

ゲートウェイ

プロトコル変換を行う。
トランスポート層以上の異なるネットワーク同士を中継します。
だい

機械名	用途	属する階層
ゲートウェイ	プロトコル変換を行う。 トランスポート層(第４層)以上の異なるネットワーク同士を中継する	第7層〜第4層
ルータ	ネットワーク層(第3層)に位置する装置。 パケットのIPアドレス情報を使って、ネットワーク間を中継する	第三層
ブリッジ	データリンク層(第2層)に位置する装置。パケットのMACアドレス情報を使って、ネットワーク内のセグメント間を中継する	第2層
LANケーブル NIC リピータ	物理層(第1層)に位置する。 電気的な信号を送ったり受けたり増幅したりします。	第1層

ネットワークの速度はビット

実際の通信路を構成するNICやLANケーブルが属する物理層では、単に1か０かと言う電気信号を扱うだけだからバイトではなくビット。

NIC（Network Interface Card）

コンピュータをネットワークに接続するための拡張カードのこと
LANボードとも呼ばれる。

NICの役割

データを電気信号に変換してケーブル上に流す・受け取ることをする。

MACアドレス

NICは製造段階で重複しない番号を振り分けられる。
それをMACアドレスと言う。
イーサネットではこのMACアドレスを使って各機器を識別している。

気づき

NICを見たことがないどのようなものだろうか？

その他の説明は？

コンピュータなどの機器を通信ネットワーク（LAN）に接続するためのカード型の拡張装置。筐体背面や側面などに用意された拡張スロットなどに挿入して使用する。
出典 https://e-words.jp/w/NIC.html

イーサネットはどのように識別しているのか?

調べてもわからなかった。
しかし
自分のパソコンのMACアドレスを知ることができた。
MACを使っている。
システム環境設定⇨ネットワーク⇨詳細⇨Ethernetで確認できた。

リピータ

物理層(第1層)の中継機能を提供する装置。
ケーブルで流れる電気信号を増幅して、LANの総延長距離を伸ばす。
LANのケーブルの総延長距離は定められている。

総延長距離とは？

総延長距離を超えて通信しようとすると信号が歪んでしまい、通信ができない。
それを超えようとする信号を整形して再送出してくれるのが
リピータだ。

リピータの欠点

ただ電気信号を増幅するだけなので不要なパケットも中継してしまうのが少々難なところ。

ネットワークのパケット

ネットワーク上に流したパケットは、宛先が誰かによらずとにかく全員に渡される。
なので該当するところまでしらみつぶし渡される。
このしらみつぶしにパケットが渡される範囲をセグメントと言う。

セグメントとパケット

一つのセグメントにコンピュータが沢山あるとパケットの衝突が生じやすい。
よって回線の利用効率が下がる。

気づき

リピータでセグメントの範囲が広くなるとその分パケットの衝突(コリジョン)が起きやすいのか。

ハブ（リピータ）の役割

• ハブは100BASE-TXや10BASE-Tで使用する機器をツイストぺアケーブルを使って接続する集線装置です。100BASE-TXハブは100BASE-TX機器、10BASE-Tハブは10BASE-T機器のみ接続可能です。
  ハブはデータを中継する機能を持っており、データを送信するネットワーク機器は回線の状態を調べて、回線が空いている時にデータ通信をはじめます。送信されたパケットはすべてのポートに中継され、送られた機器はパケットが自分宛のものならば受け取り、違う場合はパケットを破棄します。したがって1つの通信が終了するまで、ハブに接続されたその他の機器は通信することができません。またスイッチと違い、半二重通信のみ可能です。
  出典 https://www.planex.co.jp/product/hub/kino/hub1_j.shtml

• スター型のLANの中央に設置する集線装置。10BASE-Tでは最大４台まで連結する

コリジョン

もし、複数の機器が同時に通信を開始した場合は信号同士が衝突し、そのパケットは破壊されます。この時ハブはすべてのポートに対しコリジョン（衝突）信号を送信し、これを受け取った機器は一旦データ送信を停止、その後ランダムな時間をおいて送信を再開します。破壊されたパケットは再送されます。
※このようにハブは1つの帯域（100Mbpsまたは10Mbps）をすべてのポートで共有します。したがって接続する機器の台数が多くなればなるほどデータ量（トラフィック量）も多くなり、コリジョン発生の確率も高くなるため、通信が滞ってしまいます。このようなケースでは、スイッチをお勧めします。
出典 https://www.planex.co.jp/product/hub/kino/hub1_j.shtml

ブリッジ

データリンク層（第2層）の中継機能を提供する装置。
セグメント間の中継役として、流れていきたパケットのMACアドレス情報を確認、必要であれば他のセグメントへパケットを渡す。

セグメントを記憶する

ブリッジは流れてきたパケットを監視している。
それによりセグメントに属するMACアドレスの一覧を記憶する。
中継パケットはCSMA/CD方式で送出する。コリジョンの発生が抑制されてネットワークの利用効率も向上する。

スイッチングハブ

ブリッジの一種。MACアドレスをもとに、パケットの送信先だけにデータを送信する機能を持つ。

CSMA/CDとは？

気づき

ブリッジによりセグメントの範囲が小さくなるのでコリジョンの確率がさがるのか。

ハブ

LANケーブルの接続口（ポート）を複数もつ集線装置。
スター型のLANの接続形態には欠かせない装置。
ハブにも種類が２つある。

ハブの種類

リピータハブ

内部的にリピータを複数束ねたもの。

スイッチングハブ

内部にブリッチを複数束ねたもの

気づき

ハブとNICの違い

• NIC(Network Interface Card）はLANケーブルの接続口がついた部品のこと

• PCに搭載されているパーツのことで、ネットワークをつなげるために必要です。
  LANケーブルをつなぐためのNICや無線LANを受信するためのNICがあります。
  出典 https://yttm-work.jp/network/network_0001.html#:~:text=%E2%96%A0-,NIC,-(Network%20Interface%20Card

コンピュータに付いていて無線LANを送受信できるのか。

ルータ

ネットワーク層(第三層)の中継機能を提供する装置。
異なるネットワーク(LAN)同士の中継役として流れてきたパケットのIPアドレス情報を確認した後に、適切な経路へとパケットを転送する。

気づき

LAN同士を繋げるためにいるのか。
ルータがLANの代表者みたいなことか。
セグメントをハブが統括して、LANの外側からのデータを受け取ったり、送り出したりしているのか。

ブリッジのMACアドレスが確認できる範囲が広すぎた場合
コンピュータの特定が難しくなりそうだ。
LANで細切れにしてある方が探しやすい気がする

ルータの動作

パケットに書かれた宛先アドレスをルータ自身が持つ経路表(ルーティングテーブル)と照らし合わせて、適切な転送先を選ぶ。これを経路選択(ルーティング)と言う。
ルーティングテーブルを基に中継所（ルータ)から中継所(ルータ)へ移動して目的の場所まで運ばれる。

レイヤ３スイッチ

ソフトウェア的に行っていたルータの機能をハードウェアで実現した機器。より高速に処理することができる。

気づき

ルータは適切な転送先を示す表を持っているのか。
その表にはどのようなことが書かれているのだろうか？
説明が書かれているが専門用語が沢山あって時間がかかるために調べるのはまた今度。

• https://www.infraexpert.com/study/routing2.html
• https://atmarkit.itmedia.co.jp/aig/06network/routingtable.html

ゲートウェイ

異なるネットワーク間にプロトコルの差異がある。
この差異を吸収(相互に変換)してお互いを接続することができる。

この例が携帯メールとインターネットの電子メールがお互いにやり取りできるのもゲートウェイの存在。

ゲートウェイ専用の装置もあるが、その役割を持ったネットワーク内のコンピュータなど存在する。

気づき

ルータまではプロトコルが同じだったためにルータからルータに運ぶことができたのか。
例のようにデバイスが違うだけでプロトコルが違うのか。
ルータまでは横でそれ以上は縦になっているのか。
縦の調整役がゲートウェイなのか。

問題を解いた時の気づき

全ての選択肢を読んで理解した後問題を答えたい。