CCNA対応！L2スイッチングの主要技術を徹底解説
ネットワークの基本を学ぶ上で欠かせないL2スイッチング技術。CCNAの試験範囲でもあり、実務でも頻繁に登場します。この記事では、L2スイッチングの主要な概念をわかりやすく解説します。図解やイメージ例も交えながら、一緒にしっかり理解を深めていきましょう！
🔖 目次（Table of Contents）
💡 L2スイッチング主要技術【CCNA必修ポイント】
- MACアドレス学習（MACアドレステーブルの構築）
- フレーム転送（Forwarding）
- スイッチング方式（フレーム処理の方式）
- VLAN（仮想LAN）
- トランキング（VLAN間のタグ付き通信）
- スパニングツリー（STP）
- ポートセキュリティ
- イーサチャネル（EtherChannel）
- BPDU（Bridge Protocol Data Unit）
- その他補足キーワード
🌟 L2スイッチング主要技術 まとめ図
📘 技術図解：もっと深く理解しよう！【CCNA対応】
🚀 それでも分からなければ！身近な例でイメージ理解【CCNA理解用】
- 図解①：MACアドレス学習とフレーム転送（郵便局の例え）
- 図解②：VLANとトランキング（初心者向け）
- 図解③：STP（通勤ルートの例え）
- 図解④：ポートセキュリティ（受付チェックの例え）
- 図解⑤：EtherChannel（複数車線の道路）
- 図解⑥：BPDUガード・フィルター
- 図解⑦：ブロードキャストドメインの分離
📝 L2スイッチング技術 暗記問題編【CCNA対応】
🗣️ 【語呂合わせ】で覚えるL2スイッチ技術（CCNA対応）
💡 L2スイッチング主要技術【CCNA必修ポイント】
1. MACアドレス学習（MACアドレステーブルの構築）
スイッチは、受信したフレームの送信元MACアドレスと、そのフレームがどのポートから入ってきたかを自動的に記録します。この情報をもとに**MACアドレステーブル（転送テーブル）**を構築し、効率的なデータ転送を可能にします。
- 受信フレームの送信元MACアドレスと受信ポートを対応付けて記録し、MACアドレステーブルを自動構築します。
- 学習後は、宛先MACアドレスを参照し、フレームを適切なポートへ転送します。
2. フレーム転送（Forwarding）
MACアドレステーブルの情報に基づき、スイッチはフレームを適切な宛先へ転送します。宛先が未知の場合や、ブロードキャスト/マルチキャストの場合には特別な処理が行われます。
- 宛先MACアドレスが既知の場合：対応するポートにユニキャスト転送します。
- 宛先MACアドレスが未知の場合：全ポートにフラッディング（ブロードキャストと似た動作）します。
- 宛先がブロードキャスト/マルチキャストの場合：全ポートにフレームを転送します。
3. スイッチング方式（フレーム処理の方式）
スイッチがフレームをどのように処理して転送するかには、いくつかの方式があります。それぞれにメリット・デメリットがあり、用途によって使い分けられます。
| スイッチング方式 | 特徴 | 利点 | 欠点 |
|---|---|---|---|
| ストアアンドフォワード | 全フレームを受信してからCRCチェック後に転送 | エラー検出が可能で信頼性が高い | 遅延が大きい |
| カットスルー | 宛先MACを読み取った時点で即転送 | レイテンシーが低い | エラー検出ができない |
| フラグメントフリー | 最初の64バイトを確認してから転送 | 衝突フレームを排除可能 | 遅延は中程度 |
4. VLAN（仮想LAN）
VLANは、物理的に同じスイッチ上でも、論理的に異なるネットワークに分離する技術です。これにより、セキュリティ向上やネットワーク効率化が図れます。
- 物理的に同じスイッチ上でも、論理的に異なるネットワークに分離できます。
- VLANごとにブロードキャストドメインが分離されます。
- 各フレームには**VLANタグ（IEEE 802.1Q）**が付加されます。
5. トランキング（VLAN間のタグ付き通信）
異なるVLAN間や、複数のVLANが混在する環境で効率的に通信を行うために、トランキングが使用されます。
- 複数VLANのフレームを1本のケーブルで伝送できます。
- 使用されるプロトコルは、IEEE 802.1Qが一般的です（Cisco独自のISLは非推奨）。
- トランクポートは、VLANタグを付加してフレームを送信します。
6. スパニングツリー（STP）
ネットワークの冗長性を確保しつつ、ループの発生を防ぐための重要なプロトコルがSTPです。
- ループ防止のため、冗長構成の中で論理的なループを遮断するプロトコルです。
- ルートブリッジ選出により、最適な経路を残し、他の経路をブロックします。
- CCNAでは基本のSTPに加え、高速化技術である**RSTP（Rapid STP）**も出題されます。
7. ポートセキュリティ
ポートセキュリティは、スイッチポートに接続できるデバイスをMACアドレスで制限し、不正なアクセスを防ぐための機能です。
- スイッチポートごとに許可されたMACアドレスを制限します。
- 不正なデバイス接続を検知した場合、シャットダウンや警告で防止できます。
8. イーサチャネル（EtherChannel）
複数の物理ポートを束ねることで、帯域幅を向上させ、冗長性を高める技術です。
- 複数の物理ポートを束ねて論理的な1本のリンクとして使用します。
- これにより、冗長性と帯域幅向上を両立できます。
- 使用されるプロトコルは、**PAgP（Cisco独自）とLACP（IEEE 802.3ad）**です。
9. BPDU（Bridge Protocol Data Unit）
BPDUは、STPが正常に機能するために不可欠な制御フレームです。
- STPで使用する制御フレームです。
- BPDUガード、BPDUフィルターなどの設定もCCNAで問われます。
10. その他補足キーワード
L2スイッチング技術を理解する上で、頻繁に登場する重要なキーワードをまとめました。
| キーワード | 意味 |
|---|---|
| フラッディング | 宛先不明フレームを全ポートに送信 |
| ブロードキャスト | 全デバイス宛の通信 |
| コリジョンドメイン | スイッチはポート単位で分離される |
| ブロードキャストドメイン | VLAN単位で分離される |
| エージングタイム | MACアドレステーブルの保持時間（デフォルト300秒） |
🌟 L2スイッチング主要技術 まとめ図
これらの技術がどのように連携し、ネットワークの安定稼働を支えているかをイメージで捉えましょう。
[PC1]---[SW]---[PC2]
↑
MAC学習
↓
VLANによる分離
↓
STPでループ防止
↓
ポートセキュリティで制限
↓
EtherChannelで帯域増加
📘 技術図解：もっと深く理解しよう！【CCNA対応】
ここからは、各技術の仕組みを図で具体的に見ていきましょう。
📘 図解①：MACアドレス学習とフレーム転送
スイッチがどのようにMACアドレスを学習し、フレームを転送するかを順を追って理解します。
┌────────────┐
│ スイッチ │
└────┬──────┘
↓（1. フレーム受信）
[Port1] ←───── PC-A（MAC: AA-AA）
↓（2. 送信元MACを学習）
MACアドレステーブルに登録：
→ AA-AA = Port1
↑（3. 次にPC-BからPC-Aに送信）
[Port2]────→ 宛先MAC: AA-AA
↓（4. 宛先MACに対応するPort1へ転送）
[Port1]────→ フレーム転送（ユニキャスト）
- 未知の宛先の場合、スイッチは全ポートにフラッディングしてフレームを送信します。
📘 図解②：VLANとトランキング
VLANがネットワークを論理的に分離し、トランキングが異なるVLAN間の通信を可能にする仕組みです。
┌────────────┐ ┌────────────┐
│ スイッチ1 │ │ スイッチ2 │
│ VLAN10: PC-A │ │ VLAN10: PC-C │
│ VLAN20: PC-B │ │ VLAN20: PC-D │
└────┬──────┘ └────┬──────┘
│ VLANタグ付き │ VLANタグ付き
└────[トランクリンク]────┘
⇒ 1本のリンクで複数VLANの通信が可能（802.1Q）
- VLANごとにブロードキャストドメインが分かれ、不要なトラフィックの拡散を防ぎます。
- トランクポートを介することで、異なるスイッチ間でもVLAN通信が可能です。
📘 図解③：STP（スパニングツリー）
ネットワークの冗長性を保ちつつ、ループを防ぐSTPの動作を図で確認しましょう。
[SW1]──────[SW2]
│ ║
│ （ブロック中）
│ ↓
[SW3]──────[SW4]
◎ ルートブリッジ：SW1
→ 最短経路以外のリンクは「ブロッキング」状態に！
※ BPDUによりループを防ぐ
- 冗長構成でも、STPによってループが発生しないよう自動的に調整されます。
- ブロッキングポートは一時的に通信を停止し、待機状態になります。
📘 図解④：ポートセキュリティの動作
不正なデバイス接続からネットワークを守るポートセキュリティの仕組みです。
[SW]
├─ Port1：許可MAC → AA-AA
└─ Port2：許可MAC → BB-BB
▼ 正常接続（許可MAC）
PC-A（AA-AA）── Port1 → OK
▼ 不正端末接続（未知MAC）
PC-X（CC-CC）── Port2 → エラー（Shutdown）
- 許可されたMACアドレス以外のデバイスが接続されると、「エラーディセーブル」や「警告」などのアクションが設定可能です。
📘 図解⑤：EtherChannel（イーサチャネル）
複数の物理ポートを束ねることで、帯域幅と冗長性を向上させるEtherChannelのイメージです。
[SW1] [SW2]
││ ← 複数物理ポート
││
││
▼
【 EtherChannel 】
（論理的に1本として扱う）
→ 帯域アップ＋冗長性！
→ LACP や PAgP によるネゴシエーション
- 複数の物理リンクを冗長構成として保ちながら、論理的に1つのリンクとして扱えます。
🚀 それでも分からなければ！身近な例でイメージ理解【CCNA理解用】
複雑に感じるL2スイッチング技術も、身近な例え話でイメージすると理解が深まります。
📘 図解①：MACアドレス学習とフレーム転送（郵便局の例え）
スイッチがMACアドレスを学習し、フレームを転送する仕組みを、郵便局の配達に例えてみましょう。
[PC-A]
AA-AA
(送信者)
│
│ ① フレーム受信（郵便物の受け取り）
▼
┌──────────────┐
│スイッチ（郵便局の窓口）│
└──────────────┘
│
│ ② 送信元MACの学習（差出人住所の登録）
▼
┌────────────────────────┐
│ MACアドレステーブル（顧客台帳） │
│ ┌──────┬────────────┐│
│ │ Port1│ AA-AA ││
│ └──────┴────────────┘│
└────────────────────────┘
│
│ ③ フレームの転送先確認（宛先の確認）
▼
┌────────────────────────┐
│ MACアドレステーブル 照会
│ ※ 宛先MACが登録されていれば送信
└────────────────────────┘
│
│ ④ 宛先MACへのフレーム転送（配達）
▼
[PC-B]
（受信者）
宛先不明の場合
宛先が不明な郵便物（フレーム）は、郵便局がどのように処理するでしょうか？
[PC-C] [PC-D] [PC-E]
↑ ↑ ↑
└────┴────┘
▲
│
┌──────────────┐
│ スイッチ（郵便局）
└──────────────┘
│
▼
宛先MACが未登録の場合：
全ポートへフレーム送信（フラッディング）
- 宛先が分からない郵便物は、とりあえず全ての配達先（ポート）に送ってみる、というイメージです。
🟦 図解②：VLANとトランキング（初心者向け版）
オフィスビルにおける部署分けと、部署間の連絡通路に例えてみましょう。
┌────────────┐ ┌────────────┐
│ スイッチ① │ │ スイッチ② │
│ (1Fオフィス) │ │ (2Fオフィス) │
│ │ │ │
│ VLAN10：営業部 ─┐ │ │ ┌─ VLAN10：営業部 │
│ VLAN20：総務部 ─┘ │ │ └─ VLAN20：総務部 │
└────┬───────┘ └──────┬───────┘
│ VLANタグ付き通信 (トランクリンク) │
└───────────────┬───────────────┘
↓
┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃ 1本の「廊下（トランク）」で ┃
┃ 複数の部屋（VLAN）を通すイメージ！ ┃
┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛
🟡補足解説：
- VLAN10（営業部）とVLAN20（総務部） は、仮想的にネットワークを分けた「部屋」のようなものです。
- 本来、異なる部屋（VLAN）の通信は交わりません。
- しかし、**1本のLANケーブル（トランクリンク）**に「タグ」を付けて送ることで、VLANの区別を維持しながら、複数VLANの通信を1本でやり取りできます。
- このタグをつける方式が、**IEEE 802.1Q（いーてんにーいちきゅー）**です。
✅イメージで理解するなら…
- VLAN： 同じフロアにいても、鍵付きの別々の部屋（アクセス制限されたグループ）
- トランク： 各部屋をつなぐ専用の廊下（複数の部屋にアクセスできる特別ルート）
🟦 図解③：STP（スパニングツリープロトコル）
📌テーマ：レイヤ2ループを防ぐ、安全な通勤経路の仕組み！
会社の通勤経路に例えて、STPの役割を理解しましょう。
[SW1]──────[SW2]
│ ║
│ （ブロック中）
│ ↓
[SW3]──────[SW4]
◎ ルートブリッジ：SW1
→ 最短経路以外のリンクは「ブロッキング」状態に！
※ BPDUによりループを防ぐ
🟡補足イメージ：
- 会社＝ネットワーク、通勤ルート＝フレームの通り道とイメージしてください。
- 通勤ルートが2本以上あると、フレーム（通勤者）が同じ場所をぐるぐる回ってしまう（ループ） 可能性があり、会社全体が麻痺してしまいます！
- そこで、STPが通行止め（ブロッキング）にして、最短1本だけ有効にすることで、ループを防ぎます。
- 起点となるスイッチをルートブリッジと呼び、STPが自動で選出します。
✅イメージポイント：
- 通勤路が冗長にある＝安全だが混乱の原因にもなる
- STP＝安全係が「こっちは通るな！」と通行制御
- ループしない＝ネットワークがフリーズしない！
🟦 図解④：ポートセキュリティ
📌テーマ：ビルの受付で、許可証（MAC）を持ってないと入れません！
会社のセキュリティゲートに例えて、ポートセキュリティの働きを理解しましょう。
[会社の入り口＝スイッチのポート]
┌────────────┐
│受付（Port1）│ ← 🚪 入口
└────┬──────┘
▼
登録者リスト（許可されたMACアドレス）：
┌────────────┐
│ ・AA-AA-AA-AA │ ← PC-A（社員）
│ ・BB-BB-BB-BB │ ← PC-B（社員）
└────────────┘
【PC-X（CC-CC）】← 許可されていない来訪者
→ 結果：アクセス拒否！アラーム or シャットダウン
🟡補足イメージ：
- 受付（ポート）で、許可証（MACアドレス）を確認します。
- 許可された社員しか建物に入れないように、ネットワークへの接続を制限します。
- 許可外の人物が入ろうとすると、**ブザー（警告）が鳴ったり、自動ロック（Shutdown）**がかかったりします。
✅イメージポイント：
- 物理的に挿せても、認証されなきゃ通信させない
- セキュリティが強くなる反面、登録管理は必要
🟦 図解⑤：EtherChannel（イーサチャネル）
📌テーマ：通勤ラッシュを解消する「複数の高速道路（まとめて1本）」
複数の車線をまとめて1本の高速道路として扱うイメージです。
[SW1] [SW2]
││ ← 複数物理ポート
││
││
▼
【 EtherChannel 】
（論理的に1本として扱う）
→ 帯域アップ＋冗長性！
→ LACP や PAgP によるネゴシエーション
🟡補足イメージ：
- 朝の通勤渋滞を防ぐために、道路（物理ポート）をまとめて1本の高速道路にするイメージです。
- これにより、社員（フレーム）がよりスムーズに移動できるようになります。
- 使用されるプロトコルは、**LACP（IEEE規格）やPAgP（Cisco独自）**です。
✅イメージポイント：
- 「4車線を1本の道路として扱う」
- 帯域UP＋冗長性確保＝スピードと安心の両立！
🟦 図解⑥：BPDU・ガード／フィルター
📌テーマ：社内ネットワークに外部の指示者が勝手に入ってきたら即排除！
STPの制御フレームであるBPDUの扱いと、セキュリティ機能を図で確認します。
スイッチ（既にSTP構成済）
│
▼
社員PC（OK） 不審スイッチ（NG）
│ │
▼ ▼
通常の通信 → BPDUを勝手に送信！
└→ BPDUガード発動！
ポートShutdown！
🟡補足イメージ：
- BPDU＝スイッチ同士の通行ルール（通達） のようなものです。
- 本来BPDUを送るはずのない社員のPCから通達が送られてきたら、「お前、上司か⁉」とBPDUガードでブロックし、ポートをシャットダウンします。
- BPDUフィルターは「BPDUを送らない・受け取らない」ようにする設定です。
✅イメージポイント：
- 勝手に指揮をとろうとする人を、受付で即追い出す！
- ネットワークループや乗っ取りを未然に防止！
🟦 図解⑦：ブロードキャストドメインの分離（VLANの価値）
📌テーマ：社内の騒音を部署ごとに遮断して業務効率UP！
VLANによるブロードキャストドメインの分離効果を、オフィス内の部署分けと騒音に例えます。
┌────────────┐
│ スイッチ │
│ │
│ VLAN10：営業部 → PC-A, PC-B
│ VLAN20：経理部 → PC-C, PC-D
└────────────┘
[ブロードキャスト発生] ← PC-Aが社内放送
→ PC-B には届く（同じVLAN）
→ PC-C/D には届かない（違うVLAN）
🟡補足イメージ：
- VLANは、オフィスを「部屋ごとに分けられた部署」とイメージできます。
- 社内放送（ブロードキャスト）は、同じ部屋にしか届きません。
- 結果として、静かで快適なネットワーク空間が保たれ、業務効率が向上します！
✅イメージポイント：
- VLAN分け＝騒音対策
- 不要なトラフィックが他部署に届かず、セキュリティ＆効率UP
📝 L2スイッチング技術 暗記問題編【CCNA対応】
ここからは、理解度を確認するための暗記問題です。CCNA対策にも活用してください！
✅ 1. 暗記カード形式（Excel対応の表形式）
以下の表は、Excelにコピー＆ペーストしてそのまま暗記カードとして活用できます。
| No. | 表側（用語・キーワード） | 裏側（説明・ポイント） |
|---|---|---|
| 1 | MACアドレス学習 | スイッチが受信フレームの送信元MACアドレスとポート番号を学習し、MACテーブルに登録する。 |
| 2 | フレーム転送（スイッチング） | 宛先MACアドレスに基づき、対応するポートにフレームを転送する。未知MACは全ポートにフラッディング。 |
| 3 | ストアアンドフォワード | フレーム全体を受信してからCRCチェック後に転送。信頼性高いが遅延あり。 |
| 4 | カットスルー | 宛先MACを読み取ったら即転送。速いがエラー検出不可。 |
| 5 | フラグメントフリー | 最初の64バイトを確認してから転送。中間的な方式。 |
| 6 | VLAN | 物理的に同じネットワーク機器を仮想的に分割し、ブロードキャストドメインを分ける技術。 |
| 7 | トランキング（802.1Q） | 複数VLANの情報を1本のリンクでやり取りする技術。タグ付フレームを使い、VLAN識別。 |
| 8 | STP（スパニングツリー） | ループ防止のため、冗長経路のうち一部リンクを論理的に遮断するプロトコル。 |
| 9 | BPDU | スパニングツリーで使われる制御フレーム。ルートブリッジ選出やループ回避に使用。 |
| 10 | ポートセキュリティ | スイッチポートごとに許可MACアドレスを制限。不正な端末は通信拒否・シャットダウンされる。 |
| 11 | EtherChannel（イーサチャネル） | 複数の物理ポートを1つの論理リンクにまとめ、帯域拡張と冗長性を両立。PAgPやLACPで制御。 |
✅ 2. 一問一答形式
| 質問（Q） | 回答（A） |
|---|---|
| スイッチがMACアドレスを学習する仕組みとは？ | 受信フレームの送信元MACアドレスと受信ポートを対応付けてMACテーブルに記録する。 |
| 宛先MACが不明なフレームをスイッチはどう処理する？ | 全ポートにフラッディング（宛先以外も含めて送信）する。 |
| ストアアンドフォワード方式の特徴は？ | フレーム全体を受信してエラーチェックしてから転送。遅延はあるが信頼性が高い。 |
| VLANとは何か？ | 仮想的にネットワークを分割する技術。ブロードキャストドメインも分割できる。 |
| トランクリンクとは何か？ | VLANタグを付けたフレームを1本の物理リンクでまとめて転送する技術。 |
| スパニングツリープロトコル（STP）の目的は？ | レイヤ2のループを防ぐため、冗長リンクのうち一部をブロック状態にする。 |
| ルートブリッジとは何か？ | STPにおける起点となるスイッチで、最短経路を計算する基準となる。 |
| ポートセキュリティの役割は？ | 許可されたMACアドレス以外の端末を排除し、不正接続を防止する。 |
| EtherChannelの利点は？ | 帯域幅の増強と冗長性の確保が可能。複数リンクを1本にまとめて扱える。 |
| BPDUとは何か？ | スパニングツリー制御用のフレーム。ルートブリッジの選出やループ防止に使用される。 |
🗣️ 【語呂合わせ】で覚えるL2スイッチ技術（CCNA対応）
最後に、覚えるのが難しいと感じる用語も、語呂合わせで楽しく記憶に定着させましょう！
🟨 1. MACアドレス学習・転送
👉 「マックでポテトを学習中、知らん相手には全部投げ！」
- マック ＝ MACアドレス
- ポテト ＝ ポート
- 学習中 ＝ MACアドレステーブル構築
- 知らん相手 ＝ 未知のMACアドレス
- 全部投げ ＝ フラッディング
🟨 2. スイッチング方式（3種類）
👉 「ストカフラ3兄弟、遅い順に信頼される」
- スト ＝ ストア・アンド・フォワード（最も遅いが高信頼）
- カ ＝ カットスルー（速いがノーチェック）
- フラ ＝ フラグメントフリー（中間的）
🟨 3. VLANとトランキング
👉 「別々の部屋（VLAN） を、一本の廊下（トランク） でつなぐ」
- VLANはネットワークの仮想的な部屋分け
- トランキング（802.1Q） はVLAN情報を保持したまま接続
🟨 4. STP（スパニングツリー）
👉 「スタート地点（Root Bridge）決めて、遠い道をブロック！」
- スタート地点 ＝ ルートブリッジ
- 最短経路以外はブロッキング
🟨 5. ポートセキュリティ
👉 「登録されてないやつ、即シャットダウン！」
- 許可されたMAC以外はエラー・シャットダウンに
🟨 6. EtherChannel
👉 「いっぱいまとめて高速道路（チャネル）！」
- 複数ポートを1つの論理リンクにまとめる
🟨 7. BPDU関係
👉 「BPDU、送るか守るか決めてループ防止！」
- BPDU：STP制御用フレーム
- BPDUガード：BPDU受信したらポートをErrdisableへ
- BPDUフィルター：BPDU送信・受信を止める
L2スイッチング技術は、ネットワークの基礎中の基礎と言われています。これらの概念をしっかりと理解することで、CCNA合格はもちろん、実務でも大いに役立ちます。