LANの装置とOSI参照モデルの関係〜基本情報技術者合格のための学習法〜

LANの装置とOSI参照モデルの関係基本情報

ネットワークで用いる各装置は、どの装置が「どの層に属するか」「何を中継するか」を知ることで、より理解しやすくなります。

OSI参照モデルでいうと、どの層にどのように属しているかを代表的な装置を例にしたものが下記の表です。
OSI参照モデルの詳しい説明はこちらをご覧下さい
通信プロトコル

OSI基本参照モデル

階層OSI参照モデル装置装置の役割
上位層第1層アプリケーション層ゲートウェイプロトコル変換を行うことで、トランスポート層以上が異なるネットワーク同士を中継します。
第2層プレゼンテーション層
第3層セッション層
下位層第4層トランスポート層
第5層ネットワーク層ルータパケットのIPアドレス情報を使って、ネットワーク間を中継します
第6層データリンク層ブリッジパケットのMACアドレス情報を使って、ネットワーク内のセグメントを中継します
第7層物理層LANケーブル
NIC
リピータ
電気的な信号を送ったり受けたり増幅したりします

NIC(Network Interface Card)

NICとはコンピュータをネットワークに接続するための拡張カードです。 LANボードとも呼ばれます.

NICの役割は”データ”を”電気信号”に変換してケーブル上に流すこと、受け取ることです。

nic

チータくん
チータくん

要するに、コンピュータがネットワークでやりとりしようと思ったら、欠かすことのできない部品がNICというわけです。

NICをはじめとするネットワーク機器には、製造段階でMACアドレスという番号が振り当てられています。 イーサネットでは、このMACアドレスを使って各機器を識別します。

MACアドレス

MACアドレスとはMedia Access Control addressの略でIEEEによって管理される製造メーカー番号と、自社製品に割り振る製造番号との組み合わせでできており、世界中で重複しない唯一無二の番号です。

MACアドレス

MACアドレスとIPアドレスの違い

MACアドレスとIPアドレス大きなの違い

  • サイズの違い
    MACアドレス(48bit)
    IPアドレス(IPv4:32bit IPv6:128bit)
  • アドレスの付け方
    MACアドレスは物理アドレス(製品製造時に付けられて、変更不可)
    IPアドレスはネットワークにつながる時に決定する(変更可能)
  • 使用用途の違い
    MACアドレス「次にどの機器に伝送するか?」
    IPアドレス「最終的にどのアドレスに伝送するか?」

リピータ

リピータは物理層(第一層)の中継機能を中継する装置です。 ケーブルに流れる電気信号を増幅します。

LANの規格では、10BASE5や10BASE-Tなどの方式ごとに、ケーブルの総延長距離が定められています。それ以上の距離を通信しようとすると、そこを流れる信号が歪んでしまいまともに通信ができません。
リピータ1 そこで中間地点に信号を増幅するためのリピータを間にはさみます。
リピータ2 リピータをはさむことにより、減衰する前に信号を増幅(整形)して再送出してくれるので信号の歪みを解消することができます。

ブリッジ

ブリッジはデータリンク層(第2層)の中継機能を提供する装置です。 流れてきたパケットにはMACアドレス情報をみて異なる送付先にパケットが流れ込まないように制御します。 ブリッジ ブリッジは流れてきたパケットを監視することによって、最初に「それぞれのセグメントに属するMACアドレスの一覧」を記憶しています。

以降はセグメント間の橋渡しする必要のあるパケットのみを中継します。 パケットの中継にはCSMA/CD方式で送出する為パケットの衝突が起きにくくなり回線の利用効率が下がることを回避できます。

ハブ

ハブは、LANケーブルのポート(接続口)を複数もつ集線装置です。

チータくん
チータくん

スター型LANには欠かせない装置です

ハブには「リピータハブ」と「スイッチングハブ」の2種類があります。

リピータハブ

リピータハブ パケットが流れると、無条件に全てのポートへ送出します

スイッチングハブ

スイッチングハブ パケットが流れると、宛先MACアドレスに該当するコンピュータが繋がっているポートにだけ送出します

ルータ

ルータはネットワーク層(第3層)の中継機能を提供する装置です。 異なるネットワーク(LAN)同士をどのように中継するかの役割があります。 流れてきたパケットのIPアドレス情報を確認した後、最適な経路にパケットを転送します。
ルータ

ブリッジが行う転送はあくまでもMACアドレスが確認できる範囲のみで有効なので、外部のネットワーク宛への転送を行うことはできません。

外部へパケットを転送するためにはルータが必要です。

IPアドレスは「どのネットワークに属する何番目のコンピュータか」という情報なので、これと、自身が持つルーティングテーブル(経路表)を確認することで、最適な転送先を選択します。このことをルーティング(経路選択)と呼びます。

ゲートウェイ

ゲートウェイはトランスポート層(第4層)以上の中継機能を提供する装置です。 ネットワークの双方で使っているプロトコルの差異を変換、吸収することでお互いの接続を可能とする役割を持っています。

チータくん
チータくん

簡単に説明すると規格の違うネットワークを翻訳して、中継する装置です

ゲートウェイ

例えば、携帯のメール(独自の通信プロトコル)とインターネットのメール(SMTP,POP3などのプロトコル)は使用しているプロトコルが異なっているので通信できません。

そこでゲートウェイを使用し変換することで、携帯とパソコン間でやり取りができるわけです。

参考書籍

キタミ式イラストIT塾 基本情報技術者 令和03年
令和03年 イメージ&クレバー方式でよくわかる 栢木先生の基本情報技術者教室 情報処理技術者試験
令和03年 基本情報技術者 合格教本 情報処理技術者試験

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