第8回 スイッチング技術とデータリンク層


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  掲載日:2003/02/26
 スイッチング技術とデータリンク層

 今回は、OSI参照モデルの第2層である「データリンク層」について解説していこう。PC間のポイント・ツー・ポイントのやり取りを実現するデータリンク層の機能を、MACアドレスなどの説明を交えつつ、この階層の代表的な機器であるリピータハブや、その発展型であるスイッチングハブの仕組みを図解でわかりやすく解説していく。また、スイッチングハブの機能を利用して構築できるバーチャルLANやデータリンク層において、最近注目を集めている次世代プロトコルのRPRなどについても解説する。 スイッチング技術とデータリンク層 イメージ


OSI参照モデル第2層とスイッチングハブの機能

OSI参照モデル第2層・データリンク層
 前回は、OSI参照モデルとその第1層に位置する物理層について説明した。
 簡単に復習しておこう。OSI参照モデル(Open Systems Interconnection reference model)とは、異なるメーカーや環境のコンピュータ間でも相互接続や通信を実現するプロトコルの標準化基本体系であり、インターネットで採用されているプロトコル群、TCP/IPもまた、OSI参照モデルを参考とした階層化がなされていた。
 また、OSI参照モデルの第1層である物理層(physical layer)とは、ネットワーク接続のためのケーブルやプラグなどの規格、ケーブルを介した電気的なやり取りの標準化を実現する部分であった。
 さて、今回学ぶこととなるOSI参照モデルの第2層は、データリンク層(data link layer)と呼ばれる。第1層の物理層では電気的なやり取りにおける標準化を目的としていたのに対して、第2層ではやり取りされる電気信号をデータとして認識し、この内容を確認することでコンピュータ同士のポイント・ツー・ポイントのやり取りを実現する。

データ送信におけるデータリンク層と物理層の機能
 物理層とデータリンク層の機能については、コンピュータ同士のやり取りにおけるメカニズムを例に挙げることで容易に理解することができる。
 たとえばごく一般的なLANの場合、接続されるPCはツイストペアケーブルを介してハブ(hub)と呼ばれる箱型の装置に接続される。
 このような形態のLANにおいて、図8-1に示すようにPC-AとPC-Bがデータ通信を行うことを考えてみよう。
 PC-AがPC-Bに何らかのデータを送信する場合、上位層から渡されたデータに対して、データリンク層では、PC-Bのデータリンク層が理解することのできるヘッダー情報を付加する。
 ヘッダー情報の中には、自己と相手の双方を判別するための固有のMACアドレス(Media Access Control address)が格納されている。MACアドレスは、PCをLANに接続する際に不可欠な、LANカードやLANアダプタ(現在ではPC内に内蔵される場合が多い)が持つ機器自体の物理アドレスだ。
 データリンク層でヘッダーを付加されたデータは、物理層に引き渡される。この段階でデータ(デジタル情報)は、ネットワークに適した電気信号へと変換され、LAN上へと送り出されるわけだ。
 信号はツイストペアケーブルを介してハブへ到達するが、ごく一般的なハブの場合は、単に届いた信号を他のケーブルへ中継するだけなので全PCへと信号が中継される。つまり、PC-Aからの送信データは、PC-Bのみならず、PC-CやPC-Dにも到達していることになる。

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