■ レイヤ１のネットワーキングデバイス

くどいようだが、レイヤ１は物理的な仕様だ。

ええ。それは何度も聞いてます。

うむ。繰り返しが学習の基本だからな。特にネット君には多大にそれが必要だ。

多大って、そこまで…。

自分の能力を正確に見極めるということは必要だぞ、ネット君。
ともかく、今回はレイヤ１でのネットワーキングデバイスの説明だ。メディア上を流れる信号を制御する機器だな。

LANの機器の説明のところでちらりとでてきた奴ですね。

うむ。
リピータとハブという２つの機器を説明する。２つは本質的には同じ機器だ。

信号を増幅したり分配する、と前の説明ででてきましたが？

まあまあ、そう焦るなネット君。
今回はちゃんと説明する。

はい。

■ リピータの機能

信号の説明ででてきたように、信号は減衰する。これは抵抗がある限り避けられない。
さらには、ノイズが入って信号の形が壊れてしまうこともある。

そうでしたね。
ノイズは、メディアのシールドやキャンセレーションで防げますけど。

確かにシールドやキャンセレーションで防げはするが、万全ではない。
なので、メディアには最長距離が存在する。例えば、UTPは何mだった？

え〜っと、100mです。

うむ。
では、もし同じLANに繋ぎたいパソコンとパソコンが100m以上離れていたらどうするのだ？

…。それは全く想像してませんでした。

うむうむ。相変わらず想像力が貧困そうだな。
つまり、弱まったり、ノイズが入ったりして100m以上は届かない。さらに言うと、メディアの途中にパソコンがあるだけで、信号は減衰したり、形が崩れる。

そうなんですか？

なので多くのパソコンが接続されていると、なおさら信号は劣化してしまう。
これをどうにかするのが、リピータの機能だ。

…増幅？

そうだ。
リピータは弱まったりノイズが入った信号を、増幅や整形して、元の信号と同じ強さ、同じ形に直す。

大雑把に図にすると、上のような感じだ。
リピータに入った信号は、もう１度もとの形と強さを取り戻す。

なるほど。

もとの強さと形を取り戻すことによって、より遠くまで信号が届くようになったわけだ。

ははぁ。信号増幅機って感じなんですね。

それはわりと正しい見方かもしれん。リピータは信号を増幅するだけなのだ。
これから先にでてくるスイッチやルータのように制御をしない。

制御をしない、ってのは？

■ ハブ

まあ待て。先にハブの話をさせろ。
ハブは別名マルチポートリピータと呼ばれる機器だ。

まるちぽーと？
まるちなぽーとのリピータってことですか？

そのまんまだな。
つまり、多くのケーブルを差し込むことのできるリピータの事だ。通常リピータは、入り口と出口、２本のケーブルを繋ぐことしかできない。

多くってどのくらいです？

それは製品によるな。もちろん多く差し込めるものの製品の方が高い。
だいたい、４本、８本、12本、16本、24本ぐらいが一般的かな。業務用になるともっと多いのもあるが。

へぇ。

なので、多くの機器を繋ぐ時に使用される。
LANでは最も一般的な機器といってもいいだろう。逆にハブがないと１対１の接続しかできないといっても過言ではない。

普通のLANは１対１じゃないですよね。
そうか、多くのパソコンをハブで繋ぐのか。

そうだ。LANの中心点、メディアの接続地点として使われる。まさしく、ハブという名前そのままの役割だ。
もちろんマルチポートリピータという別名に恥じず、リピータの役割も持つ。

ということは、信号の増幅や整形も行うってことですか？

その通りだ。
なので、リピータであったように、遠くまで信号を届けることができる。例えば下図のように。

黄色の円中の部分は、２つのハブによって信号が増幅されるので、一番右上と一番左下のコンピュータ同士でも信号のやりとりが可能になる。

なるほど。

■ 共有メディア環境

さらに、ハブを使用した場合、多くの機器が接続されるわけだが。
どれか１つの機器からでた信号は、すべての機器に届く。これまた図で説明しよう。

さきほども言ったとおり、リピータは増幅するだけ、なんの制御も行わない。
ハブも同様に、多くのメディアを接続するが、やることは同じ単なる増幅のみだ。つまりきた信号をそのまま全部に流す。

制御を行うと違うんですか？

うむ、スイッチやルータはきたデータを繋がっている全部に流すわけではない。
それについては、先々でやっていくので楽しみに待っていなさい。

はい。

話を戻してハブの話だ。ハブはきた信号をそのまま繋がっているすべてに流してしまう。
この場合、上の図で、青のメディアAと、緑のメディアBの違いは何だ？

繋がっているパソコンが違います。

確かに繋がっているパソコンは違う。
だが、通過する信号という観点から見た場合、全く違いはない。

そうですね。
どのパソコンが送信した信号でも、全部通過していきますからね。

つまり、信号という観点からみれば、ハブを中継点として使ってはいるのだが、すべての機器は同じメディアを使用しているのと同じだ。

上図の左と右は全く同じ意味だ。
このように、同じメディアを複数の機器が使用している環境を共有メディア環境という。

実際には違うメディアなんですけど、意味的には同じメディアをみんなが使ってるって形だってことですよね。

■ 衝突ドメイン

このような環境では、信号の衝突が発生する可能性がある。特に、同軸ケーブルのように伝送路が１つの場合は１車線しかないようなものだからな。

ツイストペアなら大丈夫なんですか？

確かにツイストペアならば、８本４組なので伝送路を複数持つ。
だがハブの内部が１つの伝送路しか持たないので結局同じだ。

なんだ、そうなんですか。

衝突が起きた場合、信号の形が崩れて正しいデータとして認識されなくなる、という話は以前したな？

ええ。聞きました。
信号と信号がドカッとぶつかって、電圧がおかしくなってゴワッと信号の形が変わっちゃうんですよね、きっと。

擬音を頻繁に使うのは、語彙が貧弱な証拠だぞ。ネット君。
ともかく、ネット君風に言えば、ゴワッと形が変わってしまった信号も、すべての機器に届くわけだ。

そうですね。ハブは信号を垂れ流すわけですから。

その正しくない信号は、ネットワークにとって邪魔ものでしかない。データとして正しくなくても、流れている間は道をふさいでしまうからな。
この衝突が発生する可能性がある範囲のことを、衝突ドメインという。

衝突ドメインですか。

うむ。衝突はネットワークにとって邪魔なので、なるべく影響が及ばないようにするのがネットワーク管理の実践テクニックだ。
つまり、この衝突ドメインを狭くするということを考えるわけだな。

ははぁ。

ハブは、信号を流すだけなので、この衝突ドメインを狭くすることはできない。
逆に、衝突ドメインを広げてしまう。

へぇ。じゃあ衝突ドメインを狭くするにはどうすればいいんですか？

それは、スイッチやルータを使うことだ。
特に衝突ドメインが大きくなると、つまりたくさんの機器が接続されるようになると衝突の可能性があがる。

混雑するから、ぶつかることも多くなりますよね。

そうだ。衝突で壊れたデータでもデータはデータ。伝送路を流れてしまう。
よって、ネットワークの利用効率が下がるわけだな。衝突ドメインを狭くしなければならない理由はこのためだ。

ふむふむ。

■ リピータ・ハブ同士の接続制限

スイッチやルータはまた先の回で説明するからよいとして。
さて、ハブやリピータは信号を増幅するから、届く距離が長くなるよな。

はい。

では、リピータやハブを連続しておいていけば、無限に信号を届けることができるのか？

え？
…。そういうことになりますよね。違うんですか？

違わない。
だが、リピータで増幅の際に多少の時間がかかるのだ。あまりに多くリピータを使うと、その遅延時間が多くなりすぎる。

はい。

そうすると、こっちの機器と向こうの機器で、受け取る時間に差ができることになる。
もしかすると、その時間差の間に他の機器が送信を行って衝突が発生するかもしれない。

そういうことも起こりえますよね。

なので、一応ルールとして、途中経由していいリピータ(ハブ)は10BASE-Tなら４つ、100BASE-Tなら２つとされている。

へへぇ、そうなんですか。

実際、LANを設計してると忘れがちになってしまうので、頭のスミにでも覚えておくといいかもしれん。

了解です。

さて、次回もレイヤ１の話が続くぞ。

長いッスね。

レイヤ１、２、３は重要なので時間がかかるのだよ。

了解です。がんばります。
３分間ネットワーキングでした〜♪