データリンク層で活躍するネットワーク機器「L2スイッチ」

ネットワーク

前回の記事では物理層のネットワーク機器「ハブ」について紹介しました。

下の図はOSI参照モデルの物理層、データリンク層、ネットワーク層の各層に対応するネットワーク機器を示しています。

今回はデータリンク層で活躍するネットワーク機器「L2スイッチ」を紹介します。

L2スイッチはデータリンク層のネットワーク機器です。
L2スイッチの”L2″はOSI参照モデルの第2層、つまりデータリンク層を表しています。
(LはLayer、日本語で”層”を表しています)

L2スイッチは物理層で機能するハブと同等の機能を持っています。
L2スイッチはハブの機能に加えて、さらに「MACアドレスフィルタリング」と呼ばれる機能を持っています。

MACアドレスフィルタリング機能

物理層のネットワーク機器であるハブには
データの宛先となるネットワーク機器が接続されているポート以外からもデータを送信してしまう欠点がありました。

L2スイッチはMACアドレスフィルタリング機能により、 データの宛先となるネットワーク機器が接続されているポートからだけデータを送信することができます。

L2スイッチを利用することにより、ハブを利用するよりも、ネットワークを効率的に利用することができるのです。

MACアドレスフィルタリング機能についてみていきましょう。

L2スイッチは「MACアドレステーブル」と呼ばれる
「ポート(ケーブルの差込口)」と「MACアドレス」の対応関係の情報を保持することができます。
「MACアドレス」はネットワーク機器一つ一つがもつ識別番号のことです。
※ 「MACアドレス」 の詳細についてはこちらをご参照ください。

L2スイッチはこの「MACアドレステーブル」を利用して宛先となるネットワーク機器が接続されたポートからのみデータを送信します。

L2スイッチの3つのポートに3台のPCが接続されている例を考えてみます。

①PC1がPC2宛にデータを送信します。
この時、送信元MACアドレスと送信(宛先)MACアドレスは下のようになります。
「送信元MACアドレス:PC1のMACアドレス」
「送信先MACアドレス:PC2のMACアドレス」

②L2スイッチがデータを受信します。
L2スイッチは自身のMACアドレステーブルを検索します。
自身のMACアドレステーブルに、「送信元MACアドレス:PC1のMACアドレス」に対応する情報がないので、データを受信したポート1以外の、ポート2、ポート3からデータを送信します。

どのポートからデータを送信すべきかわからないので、
とりあえず受信ポート以外のポートすべてから送信します。
これを「フラッディング」と呼びます。

L2スイッチはポート1でPC1からデータを受信したことにより、
ポート1の先にPC1が接続されていることが分かりました。
自身のMACアドレステーブルに「ポート1⇔PC1のMACアドレス」の情報を保存しておきます。

③PC3がPC1宛にデータを送信します。
この時、送信元MACアドレスと送信(宛先)MACアドレスは下のようになります。
「送信元MACアドレス:PC3のMACアドレス」
「送信先MACアドレス:PC1のMACアドレス」

④ L2スイッチがデータを受信します。
L2スイッチは自身のMACアドレステーブルを検索します。
自身のMACアドレステーブルに、「送信元MACアドレス:PC1のMACアドレス」に対応する情報がありました。
その情報からポート1からデータを送信すればよいことがわかります。
L2スイッチはポート1からデータを送信します。

MACアドレステーブルの情報からポート1からデータを送信すればよいことがわかったのでフラッディングはしません。

L2スイッチはポート3でPC3からデータを受信したことにより、
ポート3の先にPC3が接続されていることが分かりました。
自身のMACアドレステーブルに「ポート3⇔PC3のMACアドレス」の情報を保存しておきます。

このようにL2スイッチはMACアドレステーブルに、
ポートとそのポートの先に接続されているネットワーク機器のMACアドレスを記憶しておくことで
宛先のネットワーク機器が接続されているポートからだけデータを送信することができるのです。

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