イーサネットとLANスイッチの仕組み

イーサネットは、LANで広く使われる有線の通信方式であり、データをフレームという単位にまとめて送受信する。LANスイッチ（スイッチングハブ）は、受け取ったフレームを一時的に蓄積し、宛先のMACアドレスに基づいて転送先のポートを決める装置である。LANスイッチの機能は、データリンク層で動作するブリッジと同等であることを押さえておく必要がある。

共有媒体での送信制御（CSMA/CD）

CSMA/CDは、イーサネットで使われる媒体アクセス制御の方式である。各ステーションは送信前に伝送路の使用状況を調べ、空いていれば送信する。送信中にも衝突を検出した場合は送信を中止し、ランダムな待ち時間の後に再送を試みる。

衝突が起きると再送のための時間が余分に必要となるため、衝突の頻度が高まるとデータの送信に使える時間が減り、スループットは低下する。CSMA/CDの性能は、衝突の発生状況に強く影響されることを理解しておく。

フレームの構成と宛先情報

TCP/IP通信では、宛先の情報が階層ごとに付与され、送出される順序が決まっている。1個のTCPパケットをイーサネットに送出するとき、フレームの先頭には宛先MACアドレスが置かれ、その後にIPヘッダの宛先IPアドレス、TCPヘッダの宛先ポート番号が続く。

ルータを経由する通信では、フレームの宛先とIPデータグラムの宛先が一致しない点が重要である。ホストAがLAN1からホストBに送る場合、LAN1上のイーサネットフレームの宛先はルータのLAN1側インタフェースのMACアドレスになり、IPデータグラムの宛先は最終的な通信相手であるホストBのIPアドレスになる。

スイッチングハブとブリッジの機能

LANスイッチは、フレームの蓄積機能、速度変換機能、交換機能をもつ。これらと同等の機能をもち、同じプロトコル階層で動作する装置がブリッジである。ブリッジはデータリンク層（レイヤ2）でLANセグメントを接続し、宛先MACアドレスに基づいてフレームを転送する。受信したフレームを一時的に蓄積してから送信するため、伝送速度の異なる区間も接続できる。