第 3 章 ネットワーク 3.1 ネットワーク 機 器 ネットワークを 構 築 する 上 で 使 用 するネットワーク 機 器 の 機 能 や 性 能 は 重 要 な 要 因 に なります そのため 適 切 なネットワークを 構 築 するためには ネットワーク 機 器 の 特 徴 を 理 解 することが 基 本 となります ここでは ネットワーク 構 築 に 用 いられる ネットワーク 機 器 について 学 習 していきます なお ネットワークに 接 続 した 機 器 を 総 称 してノードと 呼 びます ノードはパソコンや サーバだけでなく ハブやルータといったネットワーク 機 器 も 含 みます 3.1.1 ネットワークケーブル 端 末 同 士 や 端 末 とハブまたはルータ 間 など ネットワーク 機 器 を 物 理 的 に 接 続 するもの がネットワークケーブルです 無 線 よるワイヤレス 接 続 も 普 及 していますが 通 信 の 速 度 や 信 頼 性 安 全 性 や 価 格 の 面 で ケーブルを 利 用 した 有 線 接 続 の 方 が 優 れています LANの 構 築 は 基 本 的 に 有 線 によるネッ トワークを 採 用 し 有 線 LANの 配 線 が 難 しい 場 所 や 無 線 LANの 長 所 を 活 かせる 場 所 に 無 線 LANを 採 用 します ケーブルの 種 類 ケーブルには いくつかの 規 格 があり 構 築 するネットワークの 規 格 に 対 応 したものを 選 ぶ 必 要 があります 現 在 LANに 広 く 使 われているのは イーサネット(Ethernet)です イーサネットについ ては3.2 節 で 詳 しく 解 説 しますが ここでは ネットワークケーブルの 種 類 を 把 握 するために イーサネットについても 簡 単 に 触 れておきます イーサネットには IEEEで 標 準 化 されている 主 要 なものだけでも 10BASE-2 10BASE- 5 10BASE-T 100BASE-TX 1000BASE-TX 10GBASE-Tなどがあります これらの 名 称 は 伝 送 速 度 ケーブルの 種 類 を 表 しており 100や1000は 伝 送 速 度 (Mbps)を TやFXはケーブ ルの 種 類 を 示 しています 100BASE-TX 100Mbpsのツイストペアケーブル 1000BASE-FX 1Gbpsの 光 ファイバ NOTE IEEE:Institute of Electrical and Electronic Engineers 米 国 電 気 電 子 学 会 102
3.1 ネットワーク 機 器 ケーブルには ツイストペアケーブルや 光 ファイバ 同 軸 ケーブルなどが 利 用 されていま すが 企 業 や 家 庭 では 一 般 的 にツイストペアケーブルと 呼 ばれる 銅 線 を2 本 ずつより 合 わせ て 対 にし さらにそれを2 4 組 まとめて1 本 にしたケーブルが 使 われています 現 在 最 も 広 く 利 用 されているイーサネットが100BASE-TXであり 普 及 しつつあるのが 1000BASE-Tや10GBASE-Tで す 1000BASE-Tと10GBASE-Tは そ の 通 信 速 度 か ら そ れ ぞ れ ギガビットイーサネット 10ギガビットイーサネット とも 呼 ばれます シールド ツイストペアケーブルには ペアにする 銅 線 の 周 りをアルミなどでシールドし 外 部 から のノイズ 対 策 を 施 したSTP(Shielded Twisted Pair)ケーブルと シールドの 無 いUTP (Unshielded Twisted Pair)ケーブルの2 種 類 があります UTPケーブルはシールドが 無 いために 安 価 な 上 柔 らかいので 取 り 扱 いが 容 易 という 利 点 があります 一 方 STPケーブルはUTPケーブルよりもノイズに 強 い 特 性 があり 電 気 的 なノイズの 多 い 工 場 や 野 外 などでのLAN 構 築 や 高 い 通 信 速 度 を 必 要 とする 場 合 に 使 用 されています STPケーブルを 使 う 場 合 は 接 続 するネットワーク 機 器 もSTPに 対 応 した 機 器 が 必 要 です 同 時 に 接 地 (アース)をとることで 外 部 からの 電 気 的 影 響 を 抑 えることが 可 能 になりま す UTPケーブルにしか 対 応 しない 機 器 にSTPケーブルを 使 うと 逆 にノイズが 乗 ってしま いトラブルの 原 因 になります 第 3 章 ネ ッ ト ワ ー ク 写 真 3.1 UTPケーブル 103
第 3 章 ネットワーク カテゴリ UTPケーブルやSTPケーブルは 使 用 されるネットワークで 分 けたカテゴリと 呼 ばれる 等 級 で 分 類 されています( 表 3.1) 表 3.1 UTPケーブルのカテゴリ カテゴリ 使 用 されるネットワーク カテゴリ1 カテゴリ2 カテゴリ3 カテゴリ4 カテゴリ5 カテゴリ5e カテゴリ6 (6e) カテゴリ6a カテゴリ7 アナログ 電 話 ISDN 10BASE-T トークンリング(4Mbps) カテゴリ3 +トークンリング(16Mbps) ATM(25Mbps) カテゴリ4 + 100BASE-TX ATM(156Mbps) カテゴリ5 + 1000BASE-T カテゴリ5e + ATM(622Mbps/1.2Gbps) 主 にギガビットイーサネットで 使 用 カテゴリ5e + 10GBASE-T 主 に10ギガビットイーサネットで 使 用 カテゴリ6aと 同 等 に10ギガビットイーサネットで 使 用 し よりノイズに 強 い STPのみ 最 上 位 の 規 格 はカテゴリ7です カテゴリ4 以 上 は 上 位 互 換 性 があり 現 在 はコンピュータ とルータやスイッチなどのネットワーク 機 器 を 接 続 する 場 合 にカテゴリ5eやカテゴリ6を 使 用 するのが 一 般 的 です なお カテゴリ1と2のケーブルはRJ-11と 呼 ばれる6 芯 のコネクタで 家 庭 の 電 話 で 使 われているものです それ 以 外 のカテゴリではRJ-45と 呼 ばれる8 芯 のコネク タが 採 用 されています どちらもモジュラ 形 式 のコネクタで 形 状 も 似 ていますが RJ-45のほ うがひとまわり 大 きくなっています 結 線 方 式 ケーブルには 結 線 の 異 なるストレートケーブル クロスケーブルという2 種 類 があります ストレートケーブルは コンピュータとスイッチやハブなどのネットワーク 機 器 を 接 続 す る 場 合 に 使 用 されます クロスケーブルは コンピュータ 間 ルータ 間 など 同 じ 種 類 の 機 器 を 直 接 接 続 する 場 合 に 使 用 されます NICのそれぞれの 端 子 は 送 信 用 の 端 子 と 受 信 用 の 端 子 に 分 けられています コンピュータ NOTE トークンリング ATM:イーサネットとは 異 種 のネットワーク 仕 様 です 104
3.1 ネットワーク 機 器 間 をストレートケーブルで 直 接 接 続 した 場 合 送 信 端 子 と 送 信 端 子 受 信 端 子 と 受 信 端 子 が 接 続 されてしまうためデータの 送 受 信 が 行 えません そのため クロスケーブルを 使 って 配 線 をケーブル 内 で 交 差 させることで 送 信 端 子 と 受 信 端 子 を 接 続 します 具 体 的 には 一 方 の 1 番 端 子 をもう 片 方 の3 番 端 子 へ 2 番 端 子 を6 番 端 子 へと 結 線 します( 図 3.1) ストレート クロス 第 図 3.1 ストレートケーブルとクロスケーブル ストレートケーブルとクロスケーブルは 外 観 で 見 分 けることができません コネクタの 形 状 も 同 じRJ-45ですが コネクタ 部 分 から 見 える 線 の 色 を 比 較 してみればわかります( 写 真 3.2) 一 般 的 なストレートケーブルでは 写 真 のようにコネクタを 見 たとき 両 端 のコネクタ とも 左 から 白 / 橙 橙 白 / 緑 青 白 / 青 緑 白 / 茶 茶 という 順 (EIA/TIA-568A)に 配 線 されています 一 方 クロスケーブルは 片 方 のコネクタはストレートケーブルと 同 じです が もう 片 方 のケーブルは 白 / 緑 緑 白 / 橙 青 白 / 青 橙 白 / 茶 茶 の 順 (EIA/TIA- 568B)になっています 3 章 ネ ッ ト ワ ー ク 写 真 3.2 ストレートケーブルとクロスケーブルを 見 分 ける 部 分 105
第 3 章 ネットワーク コラム: 配 線 する 場 所 に 応 じた 使 い 分 け UTPケーブルの 断 面 の 形 状 は 円 形 のものが 一 般 的 ですが きし 麺 状 で 断 面 が 平 たく 壁 面 やカーペッ トの 下 などに 配 線 しやすいケーブルも 市 販 されています ほかにも ケーブルを 天 井 からつるして 配 線 する 場 合 に ケーブル 自 体 が 剛 性 を 備 えていて 宙 吊 りにして 配 線 できるケーブルや 天 井 裏 や 床 下 へ の 配 線 で ねずみが 近 付 かなくなる 防 鼠 材 で 覆 われたケーブルなども 販 売 されています ケーブルの 色 も 各 種 用 意 されており 接 続 するコンピュータや 機 器 によって 使 い 分 けるのに 便 利 です 3.1.2 NIC(ネットワークインターフェイスカード) NIC(Network Interface Card)は ネットワーク 機 器 をネットワークに 接 続 するためのイ ンターフェイスで LANカードあるいはLANアダプタと 呼 ばれることもあります NICに はRJ-45ソケットがあり そこにケーブルを 挿 してネットワークに 接 続 します 製 品 によっ て 100BASE-TX 1000BASE-T 10GBASE-Tな ど に 対 応 し て い ま す 各 NICに は MAC アドレスと 呼 ばれる 固 有 の 識 別 子 が 書 き 込 まれています 3.1.3 ハブ スイッチ ネットワークの 最 小 構 成 は2 台 のコンピュータをクロスケーブルで 直 接 接 続 するもので この 接 続 形 態 をピアツーピア 接 続 と 呼 びます 複 数 のコンピュータや 周 辺 機 器 をネットワークに 接 続 するには ハブまたはスイッチと 呼 ばれるネットワーク 機 器 を 用 いて 接 続 します ハブには RJ-45コネクタに 対 応 したインターフェイスが 複 数 搭 載 されています 接 続 す るコンピュータやネットワーク 機 器 の 台 数 に 応 じて 適 切 なものを 選 ぶようにします 図 3.2 ハブまたはスイッチを 用 いたネットワーク NOTE MACアドレス:NICやネットワーク 機 器 を 特 定 するために 割 り 当 てられた 固 有 のアドレス 106
3.1 ネットワーク 機 器 カスケード 接 続 ネットワークに 接 続 するコンピュータや 周 辺 機 器 が 増 加 し ハブやスイッチのポート 数 が 不 足 してきたら ハブやスイッチを 追 加 してポート 数 を 増 やすことができます このような 接 続 方 法 をカスケード 接 続 と 呼 びます 製 品 によっては ポートの 一 部 が 通 常 のポートとカ スケード 接 続 用 のポートとして 併 用 できたり カスケード 接 続 専 用 のポート( 製 品 によって はアップリンクポートと 呼 びます)が 搭 載 されたりしています ハブやスイッチをカスケード 接 続 する 場 合 は カスケード 接 続 用 ポートと 通 常 のポートを ストレートケーブルで 接 続 します( 図 3.3) もし カスケード 接 続 用 ポートが 無 くても クロ スケーブルで 接 続 すればカスケード 接 続 が 可 能 になります 第 3 章 ネ ッ ト ワ ー ク 図 3.3 カスケード 接 続 AUTO-MDIX 機 能 市 販 されているスイッチの 多 くには AUTO-MDIX 機 能 が 搭 載 されています AUTO- MDIX 機 能 は ハブやスイッチに 接 続 されたケーブルがストレートケーブルであるかクロス ケーブルであるかを 自 動 的 に 判 断 し どちらのケーブルが 接 続 されていても 正 しく 通 信 でき るようにポート 内 の 接 点 を 自 動 的 に 切 り 替 えてくれる 機 能 です AUTO-MDIX 機 能 が 搭 載 さ れている 製 品 を 使 用 すれば ケーブルの 種 類 を 意 識 する 必 要 がありません 107
第 3 章 ネットワーク 3.1.4 L3デバイス(ルータ L3スイッチ) 異 なるネットワークを 接 続 し データを 宛 先 に 応 じて あるネットワークから 他 のネット ワークに 中 継 する 機 器 がルータとL3スイッチで LANとインターネットを 接 続 する 場 合 や ネットワークを 複 数 のネットワークに 分 割 する 場 合 に 使 われます 以 後 ルータとL3スイッ チをL3デバイスと 総 称 します L3デバイスは 複 数 のネットワークインターフェイスを 持 ち それぞれのインターフェイ スには 異 なるネットワークを 接 続 します 接 続 しているネットワーク 上 のパケットを 宛 先 に 応 じて 別 のネットワークに 転 送 します このような 経 路 選 択 機 能 (ルーティング)により 例 えば あるネットワークに 接 続 しているクライアントは 異 なるネットワークに 接 続 して いるサーバと 通 信 が 行 えます あるネットワークに 所 属 する 端 末 が 異 なるネットワークへ 通 信 する 際 には 必 ずL3にパケットの 転 送 を 依 頼 します この 異 なるネットワークとの 接 点 ( 出 入 り 口 )に 当 たるL3デバイスの 内 代 表 的 なものをデフォルトゲートウェイといいます 例 えば 郵 便 の 場 合 町 内 のポストから 収 集 した 郵 便 物 をチェックし 宛 先 が 同 じ 町 内 の 郵 便 物 はそのまま 配 達 しますが 宛 先 が 隣 町 の 郵 便 物 は 隣 町 の 郵 便 局 へ 転 送 します 転 送 され た 郵 便 物 は 隣 町 の 郵 便 局 が 配 達 します L3デバイスは 郵 便 局 間 の 郵 便 物 の 転 送 と 同 様 の サービスを ネットワーク 上 のデータに 対 して 提 供 しています( 図 3.4) デフォルトゲート ウェイは 集 配 地 区 Aでは 郵 便 局 A 集 配 地 域 Cでは 郵 便 局 Cになります 図 3.4 L3デバイスの 役 割 108
3.1 ネットワーク 機 器 ルータはパケットを 転 送 するだけでなく 異 なる 伝 送 媒 体 とイーサネットとを 接 続 する 機 能 を 持 ちます 例 えば ADSLや 光 ファイバと イーサネットを 接 続 する 機 能 を 持 っていま す ルータの 設 置 場 所 は 社 内 のLANとインターネットをつなぐ 接 続 点 になる 場 合 もありま す ブロードバンド 接 続 サービスを 用 いて イーサネットをインターネットに 接 続 する 際 に 用 いるルータをブロードバンドルータと 呼 びます L3スイッチは イーサネット 同 士 の 接 続 に 特 化 した 機 器 で ネットワークを 分 割 するとき に 用 いられます 同 じ 規 格 同 士 の 中 継 に 使 われるので プロトコルの 変 換 などが 必 要 ないた め 内 部 処 理 がシンプルです さらにパケットの 転 送 機 能 をハードウェアで 処 理 しますので 処 理 が 高 速 な 点 が 特 徴 です 第 3 章 ネ ッ ト ワ ー ク 109