スイッチ(MACアドレスの学習)

スイッチ(MACアドレスの学習)

スイッチングハブってハブ？
今回より最近のネットワーク機器のトレンド（もうだいぶ普及してきていますね）になっているスイッチについて解説していきます。スイッチの形はハブとそっくりです。たくさんのポートがあって、そこにケーブルをつないで各コンピュータを接続させていきます。スイッチングハブと呼ばれたりもしますが、機能は普通のハブとぜんぜん違います。ネットワーク機器を考える上でのポイントになる動作するOSI参照モデルの階層からして違ってきます。（以下余談...スイッチングハブをハブの中に分類するかどうかはある程度主観的な話になってきます。人によっっては、はたまた書籍によってはハブの中に分類しているケースもありますが、ぼくはスイッチとハブは違うものとしてとらえています。）

データリンク層で動作
スイッチはブリッジと同じく、データリンク層で動作するネットワーク機器です。データリンク層で動作するってどういうことだったか覚えていますか？（ちなみに、ハブは物理層でしたね）
そうですね、データリンク層レベルのヘッダを解釈できるということでしたよね？データリンク層レベルのヘッダの具体的な例は、イーサネットだとあて先MACアドレス、送信元MACアドレス、タイプという14バイトの情報です。
復習もかねてイーサネットのフレームフォーマットの図を載せておきます。

MACアドレスの学習
さて、スイッチの基本的な機能はブリッジとほとんど同じです。ブリッジと同じくMACアドレステーブルを持っています。スイッチに届いたフレームの送信元MACアドレスを見てどのポートにどのMACアドレスがつながっているかということを学習していきます。
たとえば、スイッチを使った次のようなネットワークを考えてみます。

この例では４つのポートを持つスイッチを考えています。スイッチのところに書かれている数字はポート番号です。その４つのポートにＡからＤの４台のコンピュータが接続されていて、各コンピュータのMACアドレスは図の通りです。
このとき、コンピュータＡからコンピュータＢへ通信をするとあて先MACアドレスにＢ、送信元MACアドレスにＡのフレームがスイッチに届きます。

スイッチはこのフレームの送信元MACアドレスを見て、「ポート１にはMACアドレスがＡのコンピュータがつながっているんだなぁ」って覚えていきます。
MACアドレステーブルが次のようになるわけです。

そしてスイッチはこの場合は下の図のように、ポート１以外のすべてのポートにこのフレームを転送します。これはあて先MACアドレスをまだ学習していないために、「わからなければとりあえず送っときゃいいだろ」って感じで送っています。これはフラッディングと呼ばれていましたよね？ブリッジと同じくスイッチはあて先がわからないフレームをフラッディングします。（あて先をみてフィルタリングする様子は次回説明します）

コンピュータＡだけでなく、他のコンピュータからの通信が起こっていくと結局次のようなMACアドレステーブルが完成します。

ブリッジと同じくこのMACアドレステーブルを使って、スイッチは受け取ったフレームを他のポートに流すか流さないかの判断をしていくわけです。