スイッチングハブ 完全解説 🔌

ネットワークの「賢い交通整理役」を、仕組みから理解しよう

1. ネットワークの基本構造を整理する

複数のパソコンや機器を接続してデータをやり取りする仕組みを LAN（ローカルエリアネットワーク） という。 このLANの中で、機器同士を物理的につなぐ中継装置が ハブ（Hub） だ。

ハブには大きく2種類ある：

現在使われているのはほぼ100%スイッチングハブだ。

2. MACアドレスとは何か

スイッチングハブが「賢く転送」できる理由は、MACアドレスを使うから。

• MACアドレス（Media Access Control address）とは、ネットワーク機器のNIC（ネットワークインターフェースカード）に製造時に割り当てられた固有のID
• 48ビット（6バイト）で構成され、16進数で表記される

例： AA:BB:CC:DD:EE:FF
     ↑前半3バイト = メーカーID（OUI）
              ↑後半3バイト = 機器固有番号

• IPアドレスが「住所（論理的・変更可）」なら、MACアドレスは「マイナンバー（物理的・基本固定）」に相当する
• スイッチングハブはこのMACアドレスを使って転送先を決める（レイヤー2 = データリンク層で動作）

3. フレームとは何か

ネットワーク上でやり取りされるデータのまとまりを フレーム（Frame） という。

フレームには以下の情報が含まれる：

┌─────────────────────────────────────────────┐
│  宛先MACアドレス │ 送信元MACアドレス │ データ本体 │ ...  │
└─────────────────────────────────────────────┘

スイッチングハブは、このフレームの宛先MACアドレスを読み取って転送先を判断する。

4. スイッチングハブの転送処理（3ステップ）

① ラーニング（Learning）

フレームが届いたとき、送信元MACアドレスとそれが届いたポート番号を記録する。

パソコンA（MAC: AA:AA:AA）がポート1から来た
→ テーブルに「AA:AA:AA → ポート1」と記録

この記録表を MACアドレステーブル（転送テーブル） という。

② フラッディング（Flooding）

宛先MACアドレスがテーブルに登録されていない場合、送信元ポート以外の全ポートにフレームを送信する（全員に聞く）。

宛先が不明 → ポート1以外の全員に転送

これはリピーターハブと同じ動作に見えるが、あくまで「宛先不明のときだけ」の一時的な動作だ。

③ フォワーディング（Forwarding）

宛先MACアドレスがテーブルに登録済みなら、該当ポートだけにフレームを転送する。

「CC:CC:CC → ポート3」とわかってる
→ ポート3だけに転送　✅ 他には届かない

5. コリジョンドメインとブロードキャストドメイン

コリジョン（衝突）ドメイン

昔のリピーターハブでは、複数の機器が同時にデータを送ると**データが衝突（コリジョン）**してしまい、通信がやり直しになっていた。

スイッチングハブはポートごとに独立した通信路を持つため、各ポートがコリジョンドメインを分離する。

リピーターハブ：  全体が1つのコリジョンドメイン → 衝突しやすい
スイッチングハブ：ポートごとに独立           → 衝突しない（全二重通信が可能）

ブロードキャストドメイン

「ネットワーク上の全員に届ける」通信を ブロードキャスト という（例：ARP要求）。

スイッチングハブはブロードキャストを同じLAN内の全ポートに転送する。 ブロードキャストドメインを分けたい場合は、レイヤー3スイッチやルーターが必要になる。

6. IPアドレスとの役割分担

ざっくり言うと：

• 同じLAN内の通信 → スイッチングハブ（MACアドレスで判断）
• インターネットを越えた通信 → ルーター（IPアドレスで判断）

7. OSI参照モデルで見る位置づけ

第7層　アプリケーション層
第6層　プレゼンテーション層
第5層　セッション層
第4層　トランスポート層
第3層　ネットワーク層        ← ルーター（IPアドレス）
第2層　データリンク層  ←←←  スイッチングハブ（MACアドレス）
第1層　物理層                ← リピーターハブ・ケーブル

スイッチングハブは レイヤー2（L2） で動作するため、「L2スイッチ」とも呼ばれる。

8. 発展：VLANとレイヤー3スイッチ

VLAN（仮想LAN）

1台のスイッチングハブを、論理的に複数のLANに分割する技術。 ポートやMACアドレス単位でグループを作り、グループ間の通信を制限できる。

例：会社のネットワーク
  経営部門 VLAN10 ──┐
  開発部門 VLAN20 ──┤ 1台のスイッチで論理的に分離
  営業部門 VLAN30 ──┘

レイヤー3スイッチ（L3スイッチ）

L2スイッチの機能に加えて、ルーターのようにIPアドレスでの転送（ルーティング）もできる機器。 大規模なネットワーク（企業・学校など）で使われる。

まとめ

スイッチングハブとは、MACアドレステーブルを使って
フレームの宛先を判断し、必要なポートだけに転送する
レイヤー2（データリンク層） の中継装置。

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