ハブ_(ネットワーク機器)
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ハブ

ハブ(hub)とは、スター型物理トポロジを取るネットワークにおいて中心に位置する集線装置である。ハブという名前の由来は『車輪の中心』からきている。

イーサネットトークンリングFDDIなどさまざまなネットワーク規格に存在する機器だが、ネットワーク分野において単にハブというとイーサネット(10BASE-T100BASE-TX など)で使われる集線装置を指す。
ハブの機能

ハブの中には多機能なものもあるが、主要な機能は以下の二つである。

リタイミング機能
電送信号は伝送中にケーブル内で減衰、波形の歪み、
ジッタの増加など様々な影響を受ける。伝送過程において電気信号としての品質を保つため、受信した電気信号を復元する機能を持っており、『リタイミング機能』と呼ぶ。

プリアンブル再生機能
通信中のフレームには、プリアンブルと呼ばれる7バイトの1と0の連続が先頭に付加されケーブル内を流れるが、このプリアンブルも伝送過程において、ビットロスなどの現象が発生する場合がある。このプリアンブルを元の状態に戻す機能を、『プリアンブル再生機能』と呼ぶ。
ハブの動作

ハブは前述のような機能を持っているが、通信における動作としては以下のような動作を行う。
受信

リタイミング/プリアンブル再生

受信インターフェース以外のインターフェースに電気信号をコピー

送信

イーサネットにおけるハブの欠点

スイッチング機能を持たないハブは、一方から入力されたデータ自体には一切関知せず、信号を電気的に増幅し全Portに流すものである。これは、ツイストペアケーブルではなく同軸ケーブルを利用する古いイーサネット規格、10BASE5、10BASE2の基線にあたるケーブル、バスを単に機器に置き換え集線するようにしたものである。(そのため、多くのイーサネット規格は現在でもバス型論理トポロジを持つ)

しかし、それでは電気信号の衝突(コリジョン)が発生し、電気信号の波形が崩れ通信フレームが破壊される現象が多発する。

このような衝突が起こる範囲を「コリジョンドメイン(衝突ドメイン)」というが、ハブでは全Portがこの範囲となる。ハブ配下の通信ノードが増えると、それだけコリジョンの発生確率も増えるため、ネットワークの利用効率が低下する。

また、ハブ同士を接続するカスケード接続では、カスケードの段数が増えると通信の遅延が増加し衝突(コリジョン)を認識できなくなるため、10BASE-Tで4段、100BASE-TXで2段という制限がある。
スイッチング・ハブ

ハブの短所を補うために、MACアドレスを解釈し、適切なあて先のみにデータを送信する機能をもつブリッジ、通常はその機能を持つハブ、スイッチング・ハブを利用する。スイッチング・ハブ同士のカスケード接続は理論上無制限となるが、最大でも7段程度が理想的とされている。

スイッチング・ハブは「L2スイッチ」や「レイヤー2スイッチング・ハブ」、「LANスイッチ」とも呼ばれる場合が多く、従来の名称である「スイッチング・ハブ」とだけ呼ばれる場合は少なくなってきている。また、SNMPに対応していないスイッチング・ハブは「ノンインテリジェント・L2スイッチ」、SNMPに対応しているスイッチング・ハブは「インテリジェント・スイッチ」や「インテリジェントL2スイッチング・ハブ」と呼ばれることが多い。

スイッチング・ハブの発売当初は非常に高価であったが、現在ではリピータ・ハブよりも有用で安価に手に入ることからリピータ・ハブからの乗り換えが進み、リピータ・ハブが利用される場面が少なくなっている。現在でも、リピータ・ハブをパケットキャプチャ等を目的としてネットワークの状態管理に使用することがある。「ポートミラーリング機能つきのスイッチング・ハブ」も同様の用途に使用できるが、パケットの内容にエラーがあればキャプチャできないので、単純に分配するだけの「リピータ・ハブ」の方が確実である。
L2スイッチング・ハブの種別

L2スイッチは大きく3つのタイプに分けられる

シャーシ型

BOX型インテリジェント・タイプ

BOX型ノン・インテリジェント・タイプ

シャーシ型
シャーシ型はデータセンターなどで使われ、L2スイッチの薄い本体が何枚もラック(シャーシ)に収納されて、多数のサーバーを束ねる。SNMP、高速経路切替、電源冗長、他多数をサポートする。価格:数十万円?
BOX型インテリジェント・タイプ
BOX型インテリジェント・タイプの「インテリジェント」とは主にSNMPの管理機能が備わっていることを指す。筐体が丈夫に出来ており放熱も考慮されている。管理者がLANを効率的で安定的に運用出来るようにSNMP、ユーザー認証、各種VLAN、フィルタリング、PoE、
スパニング・ツリー 等をサポートする。19インチラックに収まるものもあり、このグループの上位ではシャーシ型との明確な差が付けられない。価格:数万円?
BOX型ノン・インテリジェント・タイプ
BOX型ノン・インテリジェント・タイプは一番廉価でスイッチング機能提供する。SNMPの管理機能が備わっていない。オートネゴシエーションAutoMDI/MDI-X機能、一部の機種ではポートVLANやリンク・アグリゲーションもサポートするものがある。上位機に比べてポート数が比較的少ない。電源アダプタが外付けのものがある。価格:数千円?


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