監修:EtherWAN Systems, Inc.
スイッチングハブとは
スイッチングハブ (英: Switching Hub) とは、コンピュータネットワーク上のデータを整理して効率的に送受信する中継装置です。
ネットワーク内のデータフレームを転送したり、フィルタリングしたりする役割を果たします。データフレーム転送時はMACアドレスを基に転送先を指定するため、ネットワーク内のデータ転送が非常に効率的です。これにより、回線の混雑を軽減し、ネットワークのパフォーマンスを向上させます。
また、 ネットワークをセグメントという単位で分割することができ、各セグメントで回線状態を分離することが可能です。これにより、ネットワークのセキュリティと信頼性を向上させます。MACアドレスに基づいてデータをフィルタリングする機能も有するため、不正な通信機器がネットワーク内に侵入するのを防ぐことも可能です。
スイッチングハブの使用用途
スイッチングハブはさまざまなネットワークで幅広く使用されています。主な使用用途は下記の通りです。
1. 社内ネットワーク
オフィス環境では、スイッチングハブによってコンピュータやプリンタなどのデバイスを接続し、効率的なデータ通信に貢献します。データを正確に宛先デバイスに転送し、コライジョン (データの競合) を回避します。これにより、高速かつ信頼性のあるネットワーク通信が可能です。
2. データセンター
データセンター内には大規模なサーバ群があり、多くのデータを集中的に処理することが必要です。スイッチングハブはこれらのサーバとネットワーク間の高速データ通信に貢献し、利便性を向上させます。データセンターで使用されるスイッチングハブは高い通信速度と信頼性を求められるため、高性能で冗長性が高い設計の製品を使用されることが多いです。
3. 学校内ネットワーク
大学などのネットワークでは多くの教室据置PCや図書館端末などがあり、大規模なネットワークインフラが必要です。スイッチングハブは生徒や教職員が教育教材にアクセスするために必要なネットワーク接続に貢献します。また、セグメントごとにネットワークを分割することでセキュリティを強化し、重要な研究データを保護しています。
4. 工業用環境
工業環境 (工場や発電所など) では、より高い耐久性を持つスイッチングハブが必要です。工場環境では、強力な電磁波、振動、衝撃などの環境でも正常に動作する必要があります。また、極端な気候は温度差が大きいため、稼働中のスイッチングハブは、高温でも低温でも安定してデータを伝送できる必要があります。
スイッチングハブの原理
スイッチングハブはOSIモデルの第2層である、データリンク層で動作します。ネットワーク上のデータはフレームと呼ばれる単位で送信されることが多いです。スイッチングハブはMACアドレスを使用して、フレームを正確な宛先に転送します。
内部にはMACアドレステーブルがあり、ネットワーク内のデバイスごとのMACアドレスを記録します。初回通信時に、スイッチングハブはフレームの送信元MACアドレスをこのテーブルに記録する仕組みです。データがスイッチングハブに入力されると、MACアドレステーブルを使って対応するポートに転送します。
また、フルディプレックス通信を採用していることが多いです。これにより、データ送信と受信を同時に行うことができます。帯域幅が最大限に活用する通信方式であり、通信速度の向上に貢献します。
スイッチングハブの選び方
スイッチングハブを選ぶ際は、いくつかの要因を考慮する必要があります。以下はスイッチングハブの選定要素一例です。
1. ポート数
ポート数はスイッチングハブが接続できるデバイスの数を示す指標です。必要なポート数はネットワーク内のデバイス数に応じて決定します。一般的なオフィス環境では24ポートまたは48ポートのスイッチングハブが使用され、大規模なネットワーク環境ではより多くのポートが必要です。
2. 通信速度
スイッチングハブのポートごとのデータ転送速度を指します。100Mbpsや1Gbpsなどの通信速度規格が存在し、10Gbpsやさらに高速な速度も利用可能です。ネットワークの要求に合わせて適切な速度を選ぶ必要があります。
3. レイヤー
スイッチングハブのレイヤーを選択することが重要です。一般的にはレイヤー2 (データリンク層) とレイヤー3 (ネットワーク層) で使用されるスイッチングハブが存在します。
レイヤー2スイッチングハブ (L2スイッチ) は基本的なスイッチング機能を有し、通常のデータ転送に使用されます。一方、レイヤー3スイッチングハブ (L3スイッチ) はルーティング機能を持ち、ネットワークのセグメンテーションやサブネット間の通信が可能です。
4. 設置環境
設置環境に応じて適切なスイッチングハブを選択します。一般的な室内環境で使用する機器は、商用規格のものを選択すれば問題ありません。しかし、屋外環境や工場や発電所などの厳しい設置条件の場所では、工業用グレードの広温度対応スイッチングハブを選択する必要があります。
5. 遠隔ネットワーク管理の要件
プロジェクトの特性に合わせて、遠隔管理の要件があるかどうかを選択します。通常、遠隔管理可能なスイッチングハブは、ソフトウェアを介して、ネットワークのセキュリティ、バックアップ、管理などの詳細設定を行うことができます。一方、非管理型のスイッチングハブのメリットは、設置が簡単で価格が安価であることです。
本記事はスイッチングハブを製造・販売するEtherWAN Systems, Inc.様に監修を頂きました。
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