LAN:ネットワークの基礎知識2

ネットワークの基礎知識

更新日:2022年3月30日(初回投稿)
著者:愛知工科大学 工学部 情報メディア学科 教授 宇野 新太郎

前回は、インターネットなど、身近なネットワークを紹介しました。今回は、LANを取り上げます。LANとは、Local Area Networkのことであり、建物内のコンピュータ同士を高速な回線で相互接続するネットワークです。LANの代表的な規格としてイーサネット規格があります。本稿では、LANにおける伝送メディア、コンピュータの接続形態、およびLANとLANを接続する機器などを紹介します。

1. LANにおける伝送メディア

イーサネットは、IEEE国際標準仕様に準拠したLANの一種です。1973年、アメリカのゼロックス社パロアルト研究所によって開発され、その後、IEEE 802規格として標準化されました。最近では、通信速度100Mbpsのファーストイーサネットや、1Gbps以上の通信を可能にするギガビットイーサネットの普及も進んでいます。表1に、イーサネットにおける代表的な伝送メディアである同軸ケーブル、UTPケーブル、光ファイバ、無線LANを示します。

表1:代表的な伝送メディア
種類 規格名 IEEE規格 伝送距離
同軸ケーブル 太線 10Base5 IEEE 802.3 500m
細線 10Base2 IEEE 802.3a 185m
UTPケーブル カテゴリー3 10Base-T IEEE 802.3i 100m
カテゴリー4 100Base-TX IEEE 802.3u 100m
光ファイバ シングルモード 10GBase-LR IEEE 802.3ae 10km
マルチモード 100Base-FX
1000Base-SX
IEEE 802.3u
IEEE 802.3ae
2km
300m
無線LAN 2.4G帯、5G帯   IEEE 802.11 約100m

・同軸ケーブル

同軸ケーブルは、LANにおいて最初に使われた伝送メディアで、イーサネットにも使われました。同軸ケーブルは、多重構造のケーブルであり、芯線を絶縁プラスチック、メッシュチューブ、被覆で覆います。特徴としては、外部への電磁波の漏れや、外界からの影響を低減する一方、雷や工業用電源など強力な電気・電磁波の影響を受けやすく、強く折り曲げてはいけないなどの制約があります。

・UTPケーブル

UTPケーブルは、細い銅線を2本1組でより合わせたもので、配線がしやすい造りになっています。より対線ケーブルとも呼ばれ、端末とハブを接続する場合などに使われています。対を構成する2本の芯線を均等により分けることで、雑音や漏話を低減でき、折り曲げが可能で配線の自由度が高い一方、同軸ケーブルと同様に、雷や工業用電源など強力な電気・電磁波の影響を受けやすいのが特徴です。

・光ファイバ

光ファイバは、UTPとともに現在のLANにおいて重要な伝送メディアです。同軸ケーブルとは異なり、信号の周波数がかなり高くなるまで損失は一定であり、電磁誘導などでの電磁障害の影響を受けにくいのが特徴です。図1に光ファイバの構造を示します。屈折率が異なる2つの石英ガラス(コア:Core、クラッド:Clad)を同心円状に接合し、光をコアに閉じこめ、光がコアとクラッドの境界で全反射を繰り返しながら進む構造です。

図1:光ファイバの模式図

図1:光ファイバの模式図

光ファイバには、中長距離伝送用のシングルモード光ファイバと、比較的短距離用で安価なマルチモード光ファイバがあります。

・無線LAN

無線を用いたLANは、他の機器からの干渉などもあるものの、比較的構築しやすく、PCやスマートフォンにも搭載され、アクセス系として多く使われています。

2. トポロジーとアクセス制御

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3. LAN間接続制御

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