LAN技術研究室(LANに関心がある人のために情報を提供しているサイト)
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(1) ネットワーク技術用語集(「LAN技術研究室」付録)
用語集を更新しました。
御案内
はじめまして、「LAN技術研究室」を公開している管理人のケロ丸です。
ケロ丸は、ホームページで使う私のペンネームです。
当サイト(LAN技術研究室)では、LAN(ローカルエリアネットワーク)を初めて始められる方から、もう既に企業などでネットワークの仕事をしている方を対象に情報を公開しています。
以下の目次の項目の上から順に学習していけるような構成になっています。
今後、加えた方が良いとケロ丸が判断した項目は後から追加されることもあります。
なお、現在LANで役立つツールの開発も行っています。
出来上がり次第公開する予定です。
また、ネットワーク関連の用語に関しては、ネットワーク技術用語集(「LAN技術研究室」付録)をクリックして検索できます。
用語に関しては、今後も時々追加していく予定です。
LAN技術研究室は、非常に情報量が豊富です。
それでは、「LAN技術研究室」をたっぷり御覧下さい。
気に入ったら、お気に入りに入れてね(^_-)
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目次
- LANの初歩
- LAN初歩の初歩
- LANで使うケーブル
- LANで使うケーブルのページトップ
- LANで使われるUTPケーブルの基礎知識(1)
- LANで使われるUTPケーブルの基礎知識(2)
- LANで使われるケーブルや器具の基礎知識
- LANで使われるケーブルの製品紹介
- PoEについて
- イーサーネット
- イーサーネット
- NIC(Network Interface Card)の仕組み
- ギガビットイーサーネット(Gigabit Ethernet)の仕組み
- 1000 BASE-Tの符号化方式
- 10ギガビットイーサーネット(10 Gigabit Ethernet)の仕組み
- ネットワーク層のプロトコル
- NetBIOS
- IP関連補足
- IP関連補足のページトップ
- IPアドレスについて
- プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスについて
- ブール代数とは?
- 10進数・16進数・2進数の相互変換計算の方法について
- 1の補数と2の補数の計算方法について
- チェックサムの具体的な計算方法の紹介
- ネットワーク・バイト・オーダー(Network Byte Order)について
- 特殊な用途に利用されるプロトコル
- アドレスの解決に使われるプロトコル
- LANの診断に使われるプロトコル
- マルチキャスト環境でのグループ管理に使われるプロトコル
- トランスポート層のプロトコル
- TCP(Transmission Control Protocol)
- TCPの役割と特徴
- TCPヘッダーとその説明
- TCPにおける伝送制御手順
- TCPの処理詳細
- フラグ処理
- ウィンドー処理
- フロー制御と輻輳制御
- TCPオプション処理
- UDP(User Datagram Protocol)
- UDPの上位プロトコル
- ハブとスイッチ
- ハブとスイッチ(1)のページトップ
- 10 BASE-Tと100 BASE-TXの信号符号化方式
- リピータハブの仕組みと機能
- スイッチングハブの仕組みと機能
- リピータ・リピータハブ・ブリッジ・スイッチングハブ・スイッチとそれぞれの関係について
- リピータハブとスイッチングハブにおける電気信号の流れの違いについて
- LANを流れるデータの解析についての基礎知識
- ハブとスイッチ(2)のページトップ
- ブリッジやスイッチのアドレス学習機能
- スイッチの転送方式について
- スイッチのフロー制御について
- スイッチのオートネゴシエーションについて
- インテリジェントハブとインテリジェントスイッチについて
- SNMPとRMONについて
- スパニング・ツリー・プロトコル(STP)
- VLAN
- ルーター
- ルーターの種類について
- ルーターの仕組みと機能
- ルーターについて(前編)
- ルーターについて(後編)
- ブルータについて
- NATとNAPT(IPマスカレード,NAT+,NATe,エンハンスドNAT)の基礎
- 動的ルーティングプロトコルについての概要
- ブロードバンドルーターについて
- レイヤ3スイッチ
- レイヤ3スイッチ(1)のページトップ
- レイヤ3スイッチについて
- レイヤ3スイッチの種類について
- レイヤ3スイッチの仕組み
- レイヤ3スイッチの高速化技術について
- レイヤ3スイッチ(2)のページトップ
- レイヤ3スイッチの機能
- レイヤ3スイッチのVLANについて
- レイヤ3スイッチとルーターの違いについて
- レイヤ3スイッチの導入時の注意点ついて
- 無線LAN
- 無線LANの基礎知識
- 無線LANのネットワーク形態
- 無線LANと普通のLANの違い
- IEEE802.11無線LANの規格
- 無線LANのアクセスポイントの選び方
- 無線LANの設定のポイント
- 無線LANの用途
- 無線LANのセキュリティ
- ローミング(roaming)
- 無線LAN規格(IEEE802.11b)の仕様
- 無線LAN規格(IEEE802.11g)の仕様
- 無線LAN規格(IEEE802.11a)の仕様
- 最新無線LAN規格(IEEE802.11n)とは何か
- IEEE802.11無線LAN技術の詳細
- LAN技術者の必須知識
- LAN関連技術
- WAN
- 免責事項
- 「LAN技術研究室」について
- 「LAN技術研究室」とのリンクについて
- 「LAN技術研究室」のすべてのページで記載された商標について
- 「LAN技術研究室」の管理人(ケロ丸)が運営する他のサイト
- ネットワーク技術用語集(「LAN技術研究室」付録) 更新
LAN初歩の初歩
LANについての概要

小規模なLANを構成すると、上の図のようにネットワークに様々な通信機器(例えば上の図にあるようなハブ)やコンピュータが接続されています。
ハブというLANを構成するのに重要な通信機器が登場したので、現在LANで使われる通信機器の話から始めましょう。
上の図のようにたくさんあるコンピュータに接続しているLAN専用のケーブル(UTPケーブル)を集線している機械がハブです。
これがないと、どのコンピュータとも通信ができません。
つまり、2台のコンピュータの間でしか通信ができないことになってしまいます。
LANには、ハードウェアの規格があり、通信を行うための約束事(プロトコル)があります。
前者には、今主流のイーサーネット(Ethernet)があり、後者には、皆さん御存知のIP(インターネットプロトコル)やTCP(Transmission Control Protocol)などがあります。
イーサーネットは、ゼロックス社が開発したもので、現在圧倒的な主流規格となっています。
他にトークンリングなど幾つかありますが、現在ではほとんど使われていません。
このイーサーネットも幾つかの方式に分かれています。
1990年代初頭ぐらいでは、主に以下の方式がありました。
(1) 10 BASE-5
(2) 10 BASE-2
(3) 10 BASE-T
(1)と(2)では同軸ケーブルを使用しました。
こういうケーブルで繋ぐネットワークの形態(トポロジー)をバス型と呼びます。
トポロジーという言葉は数学に出てきますが、LANの場合はネットワークの形態を指します。
バス型は最近ではあまり使われていないようです。
代わって、この当時からあったスター型のトポロジーが現在では主流です。
スター型の代表は、この当時は(3)の10 BASE-T(テンベースティー)です。
(1)の場合、テンベースファイブと言い、太い同軸ケーブルを使用し、昔会社で床下に配線されていました。
10 BASE-5では、イエローケーブルと呼ばれる太い同軸ケーブルと、トランシーバーケーブル(AUIケーブル)と、トランシーバーという機械を使用します。
トランシーバーは、イエローケーブルと接続し、AUIケーブルをトランシーバーとコンピュータの間に接続していました。
残念ながら最近ではあまり見かけないので写真をお見せすることができません。
(2)の場合、テンベースツーと言い、写真にあるクリーム色のような細い同軸ケーブルを使用し、比較的規模の小さいLANを構築できました。
T型コネクタという小さなTの字の器具をケーブルとケーブルの間に取り付けてコンピュータを繋ぎましたました。
私は、90年代初頭自宅で10 BASE-2と(3)の10 BASE-Tの混在したLANを構築してネットワークの研究とネットワークソフトウェアの研究開発に専念していました。
当時は結構機器が高額でした。
スター型のトポロジーでは、上の写真の左側の赤いケーブルを使用します。
このケーブルのことをUTPケーブルと言います。
10 BASE-Tは、現在では主流の100 BASE-TX(100ベースティーエックス)やギガビットイーサーネットと同じ方式です。
通信速度が違うだけです。
これらのトポロジーは、スター型と呼ばれるものでハブを中心に放射線状にネットワークが広がります。
テンベースの10とは10Mbpsのことで、1秒間に10メガビットのデータを送信できるという意味です。
bpsとは、ビット/秒の略です。
そうすると100なら1秒間に100メガビットのデータを送信できるという意味になり、ギガビットイーサーネット(Gigabit Ethernet)では1000なので、1ギガビットのデータを送信できるという意味になります。
(3)の系列の方式はみんなハブという機械を使います。
前述の3つのイーサーネットの方式の後に登場した主な新しい方式(ファーストイーサーネットやギガビットイーサーネット)を以下にあげておきます。
以下は何れも10 BASE-T同様スター型のトポロジーです。
| 名称 | ケーブル種別の表記 | 速度 | ケーブルの種類 | 1セグメントの最大長 |
|---|---|---|---|---|
|
ファーストイーサーネット (Fast Ethernet) | 100 BASE-TX | 100Mbps |
カテゴリ5以上。 カテゴリについては、LANで使われるUTPケーブルの基礎知識(1)で解説しています。 | 100m |
|
ファーストイーサーネット (Fast Ethernet) | 100 BASE-FX | 100Mbps | 光ファイバー | 2〜20km |
|
ギガビットイーサーネット (Gigabit Ethernet) | 1000 BASE-T | 1Gbps | カテゴリ5e以上。 | 100m |
ケーブル種別の表記は、主に伝送方式と通信速度を表しています。
10 BASE-5などの表記の意味を説明しましょう。
10 BASE-5の場合、最初の10はMbps単位の通信速度を示し、次のBASEはベースバンド伝送方式を意味し、最後の5は1セグメントの最大長である500mを表します。
ベースバンド伝送方式とは、デジタル信号を送る前に変調したり、受け取ってから復調したりせず、デジタル信号(0と1の信号)を電圧の高低でそのまま送る方式を指します。
1セグメントの最大長は、リピータなどの中継装置を間に入れずに通信できる最大の範囲を指します。
つまり、電気信号を増幅しなくても通信ができる最大の長さを意味します。
セグメントに関しては、セグメント【ネットワーク技術用語集(「LAN技術研究室」付録)】のページを参照して下さい。
また、10 BASE-2では、最後の2は1セグメントの最大長である約200m、正確には185mを表します。 また、上の表に書いたファーストイーサーネットより古い初期のイーサーネットでは、10 BASE-Tが使用されていました。
10 BASE-Tの語尾のTは、ツイステッドペアケーブル(Twisted Pair Cable)を意味し、最大セグメント長は100mです。
プロトコルの基礎
この項目では、LANと関係した技術でよく登場するプロトコルやレイヤ(プロトコルの階層)の初歩的な解説を行います。
プロトコルとは、前述したようにコンピュータが互いに通信を行う時の約束事(通信規約)を言います。
電話でも日本では日本語が約束事となるのと同じです。
コンピュータの通信の場合も環境によってプロトコルが変わります。
プロトコルは、下の表にあるネットワークレイヤごとに分かれています。
下のカラフルな円柱の図のように階層化されて色分けされています。
色違いの1つ1つがプロトコルであり、1つ以上のレイヤになります。
| 階層 | 階層名称 | 利用対象 | 備考 |
|---|---|---|---|
| レイヤ7 | アプリケーション層 | 電子メール・ファイル転送など | アプリケーションプログラム |
| レイヤ6 | プレゼンテーション層 | 情報の表現形式・書式 | 漢字コード変換など |
| レイヤ5 | セション層 | データの同期などの会話制御 | 開始と終了の制御 |
| レイヤ4 | トランスポート層 | システム間の情報伝送の制御 | 再送制御や誤り検出 |
| レイヤ3 | ネットワーク層 | 経路選択や情報転送の制御 | ルーターやレイヤ3スイッチ |
| レイヤ2 | データリンク層 | 隣接するノード間でデータ転送をする機能を提供する | ブリッジやレイヤ2スイッチ |
| レイヤ1 | 物理層 | 信号のビット表現や転送形式、コネクタの形状、信号の配置など | 銅線や電気信号 |
データリンク層は、上からさらにLLC層、MAC層の順に分かれます。
LLC層は、LANの標準化を行っているIEEE802委員会という組織の16のワーキンググループの内、IEEE802.2というグループで策定されたものです。
IEEEとは、米国電気電子技術者協会のことです。
| 階層 | 階層名称 | 利用対象 |
|---|---|---|
| レイヤ5 | アプリケーション層 | 電子メールやWebなどOSI参照モデルのセション層以上全部 |
| レイヤ4 | トランスポート層 | OSI参照モデルのトランスポート層に対応し、接続指向(TCP)や非接続指向(UDP)の通信を行う。 |
| レイヤ3 | ネットワーク層 | OSI参照モデルのネットワーク層に対応し、IPパケットという単位でデータを転送する。 |
| レイヤ2 | インターフェイス層 | OSI参照モデルでは対応する階層がなく、上位のIPがリンク層に依存しないで通信ができるように共通化したインターフェイスを提供 |
| レイヤ1 | リンク層 | OSI参照モデルのデータリンク層と物理層の機能とほぼ同じであり、イーサーネットやATMなどがあてはまる。 |
ここで1つ例を示しましょう。

上のカラフルな円柱の図を見て下さい。これはインターネットでも使われる一般的なTCP/IPとその上位階層モデルです。
一番下のイーサーネットは、OSI参照モデルでは物理層〜データリンク層、TCP/IP階層モデルではリンク層に相当します。
その上のIPは、OSI参照モデルではネットワーク層、TCP/IP階層モデルでもネットワーク層に相当します。
その上のTCP/UDPは、OSI参照モデルでもTCP/IP階層モデルでもトランスポート層に相当します。
その上のHTTPは、OSI参照モデルではセション層〜アプリケーション層、TCP/IP階層モデルではアプリケーション層に相当します。
HTTPは、みなさんがいつも使われているブラウザとWWWサーバーとの間で通信を行う時に利用されています。
実際は上の円柱だけではなく、様々な階層パターンがあります。
IPの部分より上がまったく違うパターンもあります。
このように、各レイヤ(階層)と様々なプロトコルが対応しています。
どのプロトコルを使用するかによって、いろいろ組み合わせパターンが異なります。
また、これらの抽象的なプロトコルという概念をソフトウェアの集合体で具体的に実現する必要があります。
そこで、このようなソフトウェアの集合体は、OSI参照モデルなどのプロトコル階層構造に従って、下から積み上げたような構造を成しています。
実際に、西洋の皿を積み上げる器具(スタック)のように、下からこれらのソフトウェアを積み上げていきます。
このようなソフトウェアの構造をプロトコルスタックと呼びます。
プロトコルスタックは、OSや通信の目的によっても内容が変わります。
つまり、貨物列車の荷物の入れ替えのように積み上げるプロトコルに対応するソフトウェアを入れ替える必要があります。
ここまでの説明でネットワークプロトコルやネットワークレイヤについておわかり頂けたでしょうか。
LANで使う通信機器の歴史
とりあえず、プロトコルに関する簡単な解説をしたので、LANで使う通信機器について解説します。
この項目では、「LANで使う通信機器の歴史」と題して、今ではあまり使われていない古い歴史的な機械から説明します。
- リピータ
- ブリッジ
- リピータハブ(シェアードハブ)
最近あまり聞かれなくなったリピータという装置について簡単に説明します。
例えば、2階建ての建物があり、1階にも2階にもイーサーネットのネットワークがあり、1階と2階のネットワークを繋ぎたい時、このリピータという装置を使って中継します。
これを使う時は、同軸ケーブルを使っていた前述の10 BASE 5のようなバス型のネットワーク形態が普及していたころでした。
今ではハブが普及しているので、スター型のネットワーク形態になり、このような装置はもう使われなくなりました。
今ではこのようなケースでは1階と2階のネットワークの間にルーターやスイッチをはさめばすみます。
バス型のトポロジーで使用されるリピータは、今ではまったく使われていませんが、リピータの機能はスター型のトポロジーで使用されるリピータハブに受け継がれています。
次にこれも最近あまり聞かれなくなったブリッジという装置について簡単に説明します。
リピータに比べるとブリッジはもう少し機能が高い装置で、リピータよりもう少しネットワーク階層が高く、もうちょっと効率的な通信ができます。
もう少しわかりやすく言うと、リピータが電気信号だけをもう一方のセグメントに流しているだけなのに対して、ブリッジでは宛先としてのMACアドレスという16進数が6桁の番号を使用して特定の装置にデータを送ることができる中継装置です。
また、前述のブリッジはデータリンク層で中継し、リピータは物理層で中継します。
これらのネットワーク階層に関しては、前の項目で既に解説しました。
ちなみに、ネットワーク層で中継するルーターという機械もあります。
リピータ、ブリッジ、ルーターは、それぞれ中継装置と呼ばれる機械の一種です。
ブリッジは、今ではまったく使われていませんが、機能が改善されてスター型のトポロジーで使用されるスイッチングハブ(別名レイヤ2スイッチ)に発展しました。
ブリッジは、複数のポートを同時に利用することはできませんでした。
そのため、多数のポートがあっても、2つのポートが送信と受信を行っている間、他のポートが空いていても通信ができない状態が続きます。
大勢使っていて混雑している時は、トラフィックが増大し、通信効率が悪いです。
ところが、複数のポートを同時に利用できるレイヤ2スイッチが登場し、リピータハブより優れていることから、今ではレイヤ2スイッチが多く使われるようになりました。
レイヤ2スイッチでは、大幅に通信効率が改善されました。
大勢使っていてもブリッジよりはるかに負荷が軽減されました。
レイヤ2スイッチは、ブリッジの欠点を改善して生まれました。
レイヤ2スイッチは、スイッチングハブとも言い、ブリッジが進化した中継装置と考えられます。
リピータハブは、まだ今でも使っているところもあるかもしれませんが、今ではほとんどがスイッチングハブを使用しています。
リピータハブは、前述のリピータとしての機能を持っています。
従って、電気信号だけを流します。
前述したこれらの中継装置の詳細に関しては、目次を参照して該当項目をクリックすると、参照できます。
CSMA/CDとは?
その昔、1970年代にハワイ諸島を結ぶUHFの電波を使用した無線通信システムがアロハシステムでした。
アロハネットと呼ばれるこの無線通信技術を元に1973年にゼロックスのロバート・メトカフ氏によってイーサーネットに関する論文を発表した。
これは、無線に代わり同軸ケーブルを使用したものでした。
また、このロバート・メトカフ氏はその後スリーコムを設立しています。
その後、ゼロックスなど数社の共同の改良作業によって実用化され、現在に至りました。
そのため、イーサーネットと言えば、今のLANのハードウェア規格のことを指します。
このイーサーネットの制御方式を搬送波感知多重アクセス/衝突検出方式と言い、英語で正確に言うと、Carrier Sense Multiple Access with Collision Detectionと言い、その略称がCSMA/CDです。
CSMA/CDと呼ばれるアクセス制御方式の概要は以下のとおりです。
例えばあるパソコンから出た信号は、同じケーブルに繋がっていればすべてのパソコンに伝わります。
この時、他のパソコンが発信していないかことを確認してから信号を出すという方法を採ります。
これをキャリア・センスと呼びます。
こういうプロトコルを決めておくと、複数のパソコンが互いに発信して、信号同士が衝突することを防げます。
しかし、あるパソコンが仮にケーブルに信号が出ていないことを確認しても、タイミングが悪く2台のパソコンが同時に信号を出せば、信号がケーブルの中で衝突し、異常な電圧が発生します。
そこで、このような電圧異常を検出し、このような電圧異常が起きたことをパソコンも含めた通信機器同士の信号衝突と見なし、発信するのをしばらく待って後で再送します。
このような仕組みは前述のアロハシステムにはなく、イーサーネットらしさが出ている部分と言えます。
このような衝突の検出をコリジョン・ディテクションと言います。
また、前述のマルチプル・アクセスに関しては以下のようになります。
LANのケーブル上に信号(キャリア)が出ているかどうかをチェックする前述のキャリア・センスを行う際、ケーブルに接続されているすべてのパソコンは、自分宛の信号が来るかどうかを待ちます。
このことをマルチプル・アクセスと言います。
マルチプルは、この場合複数のパソコンを指します。
CSMA/CDは、LANの標準化を行っているIEEE802委員会という組織の16のワーキンググループの内、IEEE802.3というグループで策定されたものです。
IEEEとは、米国電気電子技術者協会のことです。
CSMA/CDは、前述のOSI参照モデルで見ると、MAC層と物理層に相当します。
免責事項
記事内容を参考にして何らかのことを行い、何らかの損害が発生しても、私(ケロ丸)は一切責任を負いません。
予め御了承下さい。
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